معلومة

المحاضرة 17: إصلاح الحمض النووي وإعادة تركيبه - علم الأحياء

المحاضرة 17: إصلاح الحمض النووي وإعادة تركيبه - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

المحاضرة 17: إصلاح الحمض النووي وإعادة التركيب

إعادة التركيب المتماثل في إصلاح الحمض النووي وتحمل تلف الحمض النووي

تتألف إعادة التركيب المتماثل (HR) من سلسلة من المسارات المترابطة التي تعمل في إصلاح فواصل الحمض النووي المزدوجة (DSBs) والروابط المتشابكة (ICLs). بالإضافة إلى ذلك ، يوفر إعادة التركيب دعمًا حاسمًا لتكرار الحمض النووي في استعادة شوكات النسخ المتماثل المتوقفة أو المكسورة ، مما يساهم في تحمل تلف الحمض النووي. يحفز النواة المركزية للبروتينات ، والأهم من ذلك RecA homolog Rad51 ، التفاعلات الرئيسية التي تميز الموارد البشرية: بحث التماثل وغزو خيوط الحمض النووي. تنعكس الوظائف المتنوعة لإعادة التركيب في الحاجة إلى عوامل خاصة بالسياق تؤدي وظائف تكميلية بالاقتران مع البروتينات الأساسية. يؤدي عدم القدرة على إصلاح تلف الحمض النووي المعقد بشكل صحيح وحل إجهاد تكرار الحمض النووي إلى عدم الاستقرار الجيني ويساهم في مسببات السرطان. الطفرات في BRCA2 يتسبب جين إعادة التركيب في الاستعداد للإصابة بسرطان الثدي والمبيض وكذلك فقر الدم فانكوني ، وهو متلازمة استعداد للسرطان تتميز بخلل في إصلاح الروابط المتشابكة للحمض النووي. تعتبر الوظائف الخلوية لإعادة التركيب وثيقة الصلة أيضًا بطرق العلاج القائمة على الحمض النووي للسرطان ، والتي تستهدف الخلايا المتكاثرة عن طريق الحث المباشر أو غير المباشر لآفات الحمض النووي التي تشكل ركائز لمسارات إعادة التركيب. تركز هذه المراجعة على الجوانب الميكانيكية للموارد البشرية المتعلقة بإصلاح DSB و ICL بالإضافة إلى دعم شوكة النسخ المتماثل.


المحاضرة 17: إصلاح الحمض النووي وإعادة تركيبه - علم الأحياء

بيولوجيا الكروموسوم

البروفيسور إل إس كوكس
البروفيسور م. ويتبي
البروفيسور ن. لاكين
ناسميث والبروفيسور ك

التحكم في نسخ الحمض النووي

المحاضرة 1:
أصول النسخ المتماثل والسياق الكروموسومي في التحكم الزمني في النسخ المتماثل ؛ تنظيم الحمض النووي في حقيقيات النوى ؛ دراسات ربط الكروموسومات المغلفة للكروموسوم باستخدام أوليفوميسين ودليل Giemsa لتكرار مناطق الكروموسومات المختلفة في مراحل مختلفة من المرحلة S (دراسات النطاقات مقابل تحليل المصفوفات الدقيقة). نموذج لتكرار الحمض النووي. أصول متعددة لتكرار الحمض النووي في حقيقيات النوى والأساس المنطقي والأدلة. طرق الكشف عن أصول تكرار الحمض النووي (تبديل حبلا ، والطرق القائمة على PCR ، ورسم خرائط هلام الاغاروز ثنائي الأبعاد ، واستنساخ بندقية ARS ، وتحديد المصفوفة الدقيقة للأصول).

المحاضرة 2: التعرف على البروتين من الأصول: بناء معقد ما قبل التكاثر
ARS الخميرة بمزيد من التفاصيل دليل تجريبي على ارتباط البروتين بـ ARS
هيكل ORC (عند ربطه في الأصل DNA) وتحديد وظيفة الأصول من خلال ربط ORC للنموذج اليسوعي لاستخدام الأصل.
ينشأ النسخ المتماثل مرة واحدة ومرة ​​واحدة فقط لكل دورة خلية: دليل تجريبي (تجارب اندماج خلية غير متجانسة ثنائية الطور من راو وجونسون) ، تقارب نموذج عامل ترخيص Xenopus مع دراسات بصمة ARS الخميرة.
خطوات بدء تكرار الحمض النووي حقيقية النواة: تجميع preRC من ORC و Cdc6 و Cdt1 و Mcm2-7 والتحكم في geminin في Cdt1 مقدمة موجزة لتنظيم دورة الخلية عن طريق تحميل cyclin-cdks لـ GINS و Cdc45 وتفعيل DNA pol alpha-primase Mcms و GINS / Cdc45 عن طريق الفسفرة وتعطيل Cdc6 عن طريق الفسفرة عند البدء

المحاضرة 3: تنسيق التقدم خلال المرحلة S.
التفاعل بين الأصول المبكرة والمتأخرة في الخميرة - أهمية Clb5 / 6-Cdk1- قمع إطلاق النار المتأخر بواسطة Rad53 و Orc2 تذبذب نشاط cyclin-Cdk من خلال دورة الخلية والتأثير على ترخيص المنشأ وإطلاق النار. تطور دورة الخلية في الخميرة البروتينات مهمة في تعزيز المرحلة S. أصول النسخ المتماثل في S. pombe ، فيروسات حقيقية النواة وحقيقيات النوى الأعلى (دليل مع وضد تسلسلات محددة في الأصول ، رسم تخطيطي شامل لمنطقة البدء مع فقاعات دقيقة وأصل محدد).

السيطرة على إعادة تركيب الحمض النووي

المحاضرة 4:
إعادة التركيب المتماثل - المفاهيم الأساسية والوظائف البيولوجية واشتقاق النماذج.

المحاضرة 5:
الآلات الجزيئية التي تقود إعادة التركيب المتماثل


الجزء 2: تفاصيل إصلاح الحمض النووي في الخميرة الناشئة

a00: 00: 06.01 مرحبًا. أنا جيم هابر. أنا أستاذ في جامعة برانديز ومدير أساسيات روزنستيل
00: 00: 11.13 مركز العلوم الطبية. في مقطع فيديو سابق تحدثت بشكل عام عن الآليات
00: 00: 18.13 لإصلاح كسر الشريط المزدوج وكيف تحتاج الخلايا إلى القيام بذلك بشكل أساسي في كل انقسام للخلية من أجل الحفاظ على كروموسومها من إعادة الترتيب.
00: 00: 29.00 في الحديث الذي أريد تقديمه الآن ، أريد تمديد هذا للنظر في تفاصيل جزيئية أكثر بكثير عما يحدث في إصلاح عنصر محدد
00: 00: 40.04 كسر حبلا مزدوج. مرة أخرى يتم هذا العمل مع الكائن الحي saccharomyces cerevisiae ، الخميرة الناشئة ،
00: 00: 48.19 ومرة ​​أخرى سأقول إن آليات الإصلاح التي ندرسها جيدة جدًا
00: 00: 55.01 تم الحفاظ عليها تطوريًا بقوة وبالتالي لها علاقة بما يحدث
00: 00: 59.20 نعرف عن الكروموسومات البشرية وكيفية إصلاحها. في الفيديو الأخير ،
00: 01: 07.10 لقد قدمت آليتين مختلفتين يمكن استخدامهما لإصلاح فواصل الجدائل المزدوجة.
00: 01: 14.15 إحدى هذه الآليات التي تسمى النسخ المتماثل المستحث الكسر هي الطريقة التي ينكسر فيها أحد طرفي الخيط المزدوج
00: 01: 22.17 يغزو التسلسل المتماثل ، ويضع ما يسمى بالإزاحة أو حلقة D ، ثم يملأ حلقة D مع كل من البادئة والمتأخرة
00: 01: 32.26 بوليميرات DNA حبلا ، مما يسمح لشوكة النسخ المتماثل أحادية الاتجاه بالمضي قدمًا أسفل الحمض النووي وهذا يثبت أنه مهم
00: 01: 43.04 آلية لإعادة تشغيل شوكات النسخ المتماثل للحمض النووي المكسورة وأيضًا على ما يبدو في الحفاظ على التيلوميرات لكل من خلايا الخميرة والخلايا السرطانية البشرية
00: 01: 55.16 في تلك الحالات التي لم يتم فيها إعادة تنشيط إنزيم التيلوميراز. الآلية الثانية هي آلية تحويل الجينات
00: 02: 06.06 وعلى وجه الخصوص تحدثت عن آلية تسمى آلية تحويل جين تقاطع Holliday المزدوج وهنا نهايات
00: 02: 16.19 تتم معالجة كل من كسر حبلا مزدوج بنفس الطريقة التي يحدث في التكاثر الناجم عن الكسر بواسطة نوكليازات خارجية تمضغ الحمض النووي ،
00: 02: 26.15 ولكن الآن يمكن أن يغزو طرفي فاصل الخيط المزدوج في موضع المتبرع ، وهما نهايتان 3 'للمناطق التي تقطعت بها السبل
00: 02: 37.13 يمكن أن يبدأ تركيب DNA جديد بحيث تحصل على خط أزرق هنا وهو تخليق DNA جديد هنا ومرة ​​أخرى هنا وتخليق DNA الجديد
00: 02: 49.09 يسمح بشكل فعال بتشكيل بنية وسيطة لا تحتوي على تقاطع واحد ولكن اثنين من تقاطعات Holliday. يمكن العمل على هذه الهياكل المتماثلة
00: 03: 02.12 عن طريق الإنزيمات أو التخلص من زوج آخر من الإنزيمات يسمى الهليكاز و topoisomerase لإنتاج إما غير متقاطع
00: 03: 12.07 نتائج أو نتائج متقاطعة مرتبطة بإصلاح كسر الخصلة المزدوجة. سأقوم الآن بتعقيد الأمور بإخباركم بذلك بالرغم من ذلك
00: 03: 24.10 هذه آلية مهمة لتحويل الجينات ويبدو أنها الآلية الرئيسية للتحول الجيني في
00: 03: 33.16 إصلاح فواصل الجدائل المزدوجة المتولدة في الخلايا التي تخضع للانقسام الاختزالي
00: 03: 37.11 إنها ليست الآلية الوحيدة للتحول الجيني في الخلايا الجسدية أو في الخلايا الانتصافية أيضًا.
00: 03: 44.13 هناك آلية أخرى ذات صلة لإصلاح كسر الخيوط المزدوجة والتي تسمى التلدين المعتمد على التوليف
00: 03: 52.08 وهذه الآلية تشترك في العديد من ميزات هاتين الآليتين السابقتين اللتين قمت بإنشائهما ولكن لها ميزاتها الخاصة.
00: 04: 00.08 مرة أخرى ، يتم مضغ الحمض النووي أولاً بواسطة نوكليازات خارجية لتوليد مناطق مفردة تقطعت بهم السبل تجذب بروتين إعادة التركيب Rad51
00: 04: 14.02 والسماح بتكوين حلقة إزاحة بنفس الطرق التي نظرنا إليها من قبل ، على الرغم من هنا ، لأسباب ليست كذلك
00: 04: 24.01 واضح تمامًا بالنسبة لنا ، فمن المرجح أن يغزو طرف أو آخر بدلاً من أن يغزو الطرفان في وقت واحد والآن هذه النهاية
00: 04: 35.08 الذي تعرض للغزو ينشئ تكرارًا جديدًا للحمض النووي الذي سيبدأ في النسخ
00: 04: 41.24 التسلسلات الموجودة في المنطقة التي يجب إصلاحها ، ولكن تركيب الحمض النووي
00: 04: 48.05 الذي يتم إجراؤه في هذه العملية يختلف عما يحدث في ظل تكرار الحمض النووي الطبيعي. في تكرار الحمض النووي الطبيعي ،
00: 04: 56.21 نتوقع أن نرى تكرارًا شبه محافظ أي أن الحمض النووي الجديد مرتبط بقالبه ويظل مرتبطًا بقالبه
00: 05: 08.29 ولكن في التلدين المعتمد على التوليف ، يبدو أن الحمض النووي المركب حديثًا قد تم فكه من القالب بالطريقة المعتادة التي نفكر بها في الحمض النووي الريبي
00: 05: 19.25 يتم فكه من الحمض النووي أثناء النسخ وهذا الحمض النووي غير الملفوف سوف يصلب في النهاية مع الطرف الآخر من هذه العملية
00: 05: 27.09 لإنتاج الآن خيطين تم تصنيعهما حديثًا وإصلاح هذا الكسر المزدوج وما يميز هذه الآلية
00: 05: 38.07 بالنسبة إلى كسر التكرار المستحث هو أن جميع النتائج ستكون بشكل أساسي بدون عبور. إذن ، آلية التوليف هذه
00: 05: 50.17 التلدين بالحبل المعتمد هو آلية أكثر تحفظًا في الخلايا الجسدية لأنه يمنع العبور الذي يمكن أن يؤدي إلى
00: 06: 00.24 فقدان الزيجوت غير المتجانسة ويحافظ على المعلومات الوراثية الأصلية على جانبي كسر الشريط المزدوج. الآن الطريقة التي عرفنا بها
00: 06: 14.01 الكثير من تفاصيل هذه العملية عن طريق الدراسة في الخميرة الناشئة ، مثال واحد محدد لكسر مجدول مزدوج مبرمج
00: 06: 23.29 مما يؤدي إلى نتيجة معينة يمكننا دراستها بشيء من التفصيل. يُعرف هذا باسم تبديل نوع التزاوج في الخميرة الناشئة وأنا بحاجة
00: 06: 34.29 لنقدم لك ميزات هذا النظام. يوجد موضع واحد على واحد من ستة عشر كروموسومًا من السكريات المعروفة باسم
00: 06: 46.15 موضع نوع التزاوج واتضح أن نوع التزاوج يمكن أن يوجد في الجنسين. يمكن أن يطلق عليه إما نوع التزاوج أ أو نوع التزاوج ألفا
00: 06: 55.22 وما يميز هذين الأليلين لهذا الجين هو أنهما مشفران بواسطة تسلسلات DNA مختلفة تمامًا.
00: 07: 04.18 موضحة هنا باللون الأحمر التسلسلات التي تتحكم في نوع التزاوج و a1
00: 07: 10.19 المنتج الجيني لهذه المنطقة يشارك في تنظيم نوع التزاوج للخلايا.
00: 07: 16.15 على النقيض من ذلك ، تحتوي خلايا matalpha على زوج من إطارات القراءة المفتوحة في تسلسل أزرق ، مختلف تمامًا عن الإطارات الحمراء ،
00: 07: 24.24 وترميز إطاري قراءة مفتوحين يسمحان معًا للخلايا بالتعرف على كونها خلايا ألفا. لذلك هذا رائع حقًا
نظام 00: 07: 34.08 لأنه اتضح أن الخلايا في الطبيعة قادرة على التحول من الألفا إلى ألفا أو من ألفا مرة أخرى إلى مرة مثل كل انقسام للخلية
00: 07: 45.14 وهذه ليست مثل أي عملية طفرة نفكر فيها عادةً في المكان الذي تقوم فيه بتغيير قاعدة أساسية واحدة من A إلى T أو للخلف.
00: 07: 53.22 نحن هنا نستبدل قطعًا كاملة من الحمض النووي بحمض نووي لا بد أنه جاء من مكان آخر في الخلية وهذا هو الحال بالفعل لأن
00: 08: 03.24 على نفس الكروموسوم مثل موضع نوع التزاوج ، يوجد في الواقع تسلسلين للمانحين ، أحدهما يسمى HML والذي يحمل عادة اللون الأزرق
00: 08: 14.21 أو متواليات ألفا ، وموضع المانح الثاني الذي يسمى HMR و HMR عادة ما يحمل اللون الأحمر أو المتتاليات. في بعض التجارب
00: 08: 27.06 سأتحدث عن تغيير هوية هذه التسلسلات من الأحمر إلى الأزرق والآليات التي أتحدث عنها لا تملك حقًا
00: 08: 34.22 يتعلق الأمر كثيرًا بما إذا كنا نستخدم التسلسلات الحمراء أو الزرقاء. لكي يعمل هذا النظام يجب أن تكون هناك طريقة للتحفيز
00: 08: 44.09 استبدال هذه المتتاليات الحمراء بتتابعات زرقاء أو العكس. يتم تنفيذ ذلك عن طريق إنزيم موقع معين يسمى HO endonuclease.
00: 08: 55.13 يرمز HO إلى عملية تسمى homothallism وهي العملية الأساسية التي تمر بها هذه الخلايا والتي هي عملية
00: 09: 03.09 يمكن بواسطته أن تبدأ الخلية بنوع تزاوج واحد وتنتج خلايا من نوع التزاوج المعاكس وهذا شيء في الواقع
00: 09: 10.05 يحدث في عدد من الفطريات المختلفة ، على الرغم من أن الآلية الدقيقة التي تحدث بها ليست هي نفسها في كل هذه الكائنات الحية.
00: 09: 18.26 في الكائن الحي الذي ندرسه ، saccharomyces cerevisiae ، يوجد إنزيم HO الذي سينتشر في موضع MAT - في الواقع عند التقاطع
00: 09: 29.27 بين التسلسل الأحمر والتسلسلات التي هي نفسها في a و alpha وانفصال الكروموسوم هذا الناتج عن هذا الإنزيم
00: 09: 39.05 يؤدي إلى استبدال المتتاليات الحمراء بالتتابعات الزرقاء وتلك المتتابعات الزرقاء
00: 09: 44.24 يجب نسخها من مكان آخر كما أقول يوجد متبرع.
00: 09: 49.15 المتبرع مثير للاهتمام في حد ذاته. لا يتم التعبير عن المتبرع على الرغم من أن المتبرع لديه نفس التسلسلات الموجودة بالضبط
00: 10: 03.28 معبرًا عنه في موضع MAT ، في موضع المتبرع ، محاطًا بتسلسل يسمى "E" وتسلسل آخر يسمى "I" من أجل
00: 10: 13.20 أسماء خيالية "أساسية" و "مهمة" تتفاعل هذه التسلسلات
00: 10: 19.23 مع هيستون ديستيلاز المعروف باسم Sir2 وهو قادر على إزالة الأسيتيل
00: 10: 30.16 البقايا على ذيول N- الطرفية للهيستون H3 و H4 وتؤدي إلى تموضع النيوكليوسومات عبر هذه المنطقة
00: 10: 40.06 بطريقة تجعل التعبير صامتًا عن HML أو HMR بحيث تكون هذه المناطق ،
00: 10: 49.01 بالرغم من أن لديهم جينات سليمة ، لم يتم التعبير عنها. هم متغاير اللون.
00: 10: 56.04 علاوة على ذلك يوجد جسيم نووي معين موجود هنا والذي يمنع نوكلياز HO
00: 11: 06.10 من شق هذا الموقع. إنه بالضبط نفس الموقع الذي يمكن أن تشقه HO endounclease هنا و HMR
00: 11: 13.13 له موقع مطابق تمامًا لما سيتم قطعه
00: 11: 16.13 في موضع MAT لكنهم غير مشقوقين لأن هناك نواة موجودة في هذه المواقع تمنعهم من أن يكونوا كلاهما
00: 11: 25.26 مكتوبة ومشقوقة بواسطة نوكلياز. هذا يعني أن هاتين المنطقتين غير المتجانستين تشكلان قوالب لإصلاح كسر الشريط المزدوج
00: 11: 33.25 لكن لا يتم التعبير عن أنفسهم كجينات. أحد ألغاز هذه العملية وشيء لا نفعله حقًا
00: 11: 40.25 افهم بأي تفاصيل ما إذا كان نوكلياز HO لا يمكنه قطع هذا الموقع ،
00: 11: 47.09 كيف يمكن لنهايات الخيط المزدوج أن تغزو المنطقة نفسها ، نقب فتح الحمض النووي ،
00: 11: 52.29 وتبدأ في نسخ الحمض النووي عبر هذه المنطقة؟ لأن هذا ما يجب أن يحدث لإصلاح التسلسلات الحمراء ذات التسلسلات الزرقاء ،
00: 12: 00.20 وسأقول المزيد عن ذلك بينما نمضي قدمًا. الطريقة التي تمكنا من دراسة هذه العملية بشكل هائل
00: 12: 09.16 جاءت التفاصيل من التقدم الذي أحرزه مختبر Ira Herskowitz الذي وضع جين HO تحت سيطرة محفز محفز.
00: 12: 19.03 لذلك ببساطة عن طريق إضافة سكر الجالاكتوز إلى الوسط يمكننا تشغيل التعبير
00: 12: 25.09 من نوكلياز HO ، اتضح أن عنصر التحكم شديد للغاية
00: 12: 29.10 ضيقة بحيث لا يوجد أساسًا أي نوكلياز داخلي HO ينتج في غياب الجالاكتوز ، ولكن بمجرد تشغيل الجالاكتوز
00: 12: 36.24 الآن يمكن التعبير عن نوكلياز HO ، ويتم التعبير عنه بشكل كافٍ بحيث تكون كل خلية تقريبًا
00: 12: 43.00 من السكان يعانون من نفس الانكسار المزدوج
00: 12: 45.27 في نفس الوقت وهذا سمح لنا بعد ذلك بمتابعة مستوى الحمض النووي ما كان يحدث للحمض النووي أثناء التزامن
00: 12: 54.12 استبدال ، في هذه الحالة ، متواليات ألفا. منذ حوالي عشرين عامًا ، كان مختبري قادرًا على متابعة ما كان يحدث لأول مرة
00: 13: 06.22 خلال هذه العملية لإصلاح كسر حبال مزدوج. تظهر هنا لطخة جنوبية. الفكرة هي أننا ننظر إلى جزء من الحمض النووي
00: 13: 15.24 الذي يأتي من موضع MAT ويسبر بمسبار في نهاية متواليات MAT. نبدأ بالتسلسلات الموجودة في MATa
00: 13: 24.18 ثم نقوم بتشغيل نوكلياز HO وفي عشرين دقيقة بشكل أساسي يتم قطع جميع تسلسلات MATa إلى أصغر نوعًا ما
00: 13: 33.11 جزء التقييد بفعل نوكلياز HO الذي يظهر هنا وبعد ذلك في وقت طويل بشكل مذهل تستبدل الخلايا
00: 13: 44.04 تسلسل a حسب تسلسل ألفا وهكذا بهذه الطريقة باستخدام البقع الجنوبية يمكننا بسهولة رؤية بداية ونهاية هذا
00: 13: 55.05 وكما سأوضح لك ، هناك الكثير من الخطوات الوسيطة في العملية. تأخذ الرسالة الأولى من إجراء هذا النوع من التحليل
00: 14: 04.08 أن عملية الإصلاح هذه بطيئة بشكل مدهش. خلايا الخميرة لها وقت انقسام في ظل الظروف التي نستخدمها أقل من ثلاث ساعات
00: 14: 14.16 - ساعتان ونصف - ومع ذلك يستغرق الأمر ساعة على الأقل للخلايا من وقت كسر الخيط المزدوج إلى الوقت الذي نرى فيه منتج الإصلاح
00: 14: 23.14 وللتذكير فقط يمكننا أن نرى بسهولة أن منتج الإصلاح يختلف عن منتج البداية لأن مواقع التقييد باللون الأزرق
00: 14: 31.01 التسلسلات مختلفة ولذا نرى جزءًا مختلفًا. إذن ما نود أن نفهمه بالتفصيل هو أين توجد الخطوات البطيئة
00: 14: 42.10 في هذه العملية واتضح أنها ليست خطوة واحدة بطيئة ، إنها عدة خطوات بطيئة. دعنا فقط نلقي نظرة على بداية هذه العملية بمزيد من التفصيل.
00: 14: 54.05 لقد مررنا بهذا من قبل في المحاضرة الأولى التي تحدثت عنها باختصار في البداية. بعد أن يكون هناك فاصل مزدوج في حبلا
00: 15: 01.19 ثم هناك نوعان من نوكلياز خارجي يمكنهما مضغ الحمض النووي لتوليد خيوط مفردة من الحمض النووي. الخيوط المفردة للحمض النووي
00: 15: 10.19 ستنتقل إلى منصة لتشكيل خيوط Rad51 ، وستقوم خيوط Rad51 الآن بالبحث عن مساحة للعثور على التسلسلات
00: 15: 21.10 متطابقة يمكن من خلالها تحفيز الخطوة الأولى للإصلاح
00: 15: 26.08 العملية وهي تبادل أزواج أساسية بين الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل
00: 15: 30.15 في موضع MAT ونفس المنطقة في موقع المتبرع ، في هذه الحالة HML. أذكرك أن HML في هذه الحالة 200 كيلو قاعدة
00: 15: 41.09 بعيدًا على نفس الكروموسوم ، لذا فإن هذا البحث أكثر صعوبة بكثير من البحث عن كروماتيد أخت سيكون شديد الصعوبة
00: 15: 49.11 قريب جدًا قريب جدًا أثناء النسخ المتماثل. الآن هذا الجزيء المكسور يجب أن يبحث في كروموسوم كامل أو في بعض الحالات إذا كنا نخدع
00: 15: 58.11 مع النظام ، يبحث في الكروموسومات الأخرى للعثور على هذه التسلسلات وتوليد هذه الخطوة الأولى في عملية الإصلاح. فكيف نعرف
00: 16: 11.05 هذه الأشياء التي قلتها للتو؟ حسنًا ، سأريكم كيف نعرف هذه الأشياء في هذا النظام. في عام 1990 تشارلز وايت
00: 16: 20.00 الذي كان زميلًا لما بعد الدكتوراه في مختبري توصل إلى حقيقة أننا يمكن أن نرى أول الوسطاء في هذه العملية وهو فعل هذا
00: 16: 29.24 نوكلياز خارجي يتحرك الآن أسفل الحمض النووي وإذا قمنا بتشغيل الحمض النووي على لطخة جنوبية ولكن في ظل ظروف تغيير الطبيعة بحيث تكون خيوط واتسون
00: 16: 40.16 وانتقلت جميع خيوط Crick كجزيئات مفردة ، ما أظهره تشارلز هو حقيقة أنه مع تقدم نوكلياز خارجي
00: 16: 48.18 أسفل الحمض النووي سيتجاوز بعض مواقع التقييد ، في هذه الحالة StyI
00: 16: 53.09 الموقع ، وعندما يكون هذا الموقع منفردًا لا يمكن قطعه.
00: 16: 57.17 يتطلب الإنزيم DNA مزدوج الشريطة للانقسام وهكذا في تلك المرحلة
00: 17: 02.08 سيتم شق جزء StyI الذي تم إنشاؤه هنا وإذا قمت بالتحقيق
00: 17: 09.08 هذا مع تسلسلات محددة لهذه الخصلة ، الخصلة التي تنتهي 3 بوصات ، لأنها الخصلة 5 بوصات التي يتم مضغها بعيدًا ،
00: 17: 19.10 يمكننا أن نرى مظهر ما يشبه منتج الهضم الجزئي. إذا قمت بتشغيل بقع جنوبية ولم تقم بإضافة إنزيم كافٍ
00: 17: 26.09 سترى ما يبدو أنه عمليات هضم جزئية لأنك ما كنت ستقطع هذا الموقع ، فلديك
00: 17: 31.23 قص الموقع التالي. هذا بالضبط ما نراه هنا
00: 17: 34.01 ولكنه ليس منتج هضم جزئي ، لأنه لا يمكن شق هذا الموقع.
00: 17: 39.00 الآن نحصل على قطعة من الحمض النووي هذه المدة الطويلة ومع استمرار نوكلياز خارجي بعد هذا الموقع ، الآن لا يمكن لهذا الموقع
00: 17: 48.11 مشقوق ونحصل على جزء بهذا الطول وبالفعل
00: 17: 50.26 يمكنك رؤية جزء آخر ضعيف جدًا هنا وهو الجزء التالي في عملية الاستئصال هذه. عمل تشارلز
00: 18: 00.07 حقيقة أنه عندما كان هناك كسر مزدوج كان هناك قطع ممتد من 5 إلى 3 'على هذا الجزيء. في الطريق لتوليد المنتج
00: 18: 12.15 الذي ينتقل مرة أخرى من a إلى alpha في هذا الإعداد بالذات. هذا يمثل الاعتراف الأول بالطريقة التي تمت بها عملية إعادة التركيب
00: 18: 25.24 بدأ بهذا الاستئصال. يمكنك في الواقع جعل هذا الاختبار أكثر إفادة عن طريق الإزالة
00: 18: 35.14 هذين المانحين. الآن عندما نقوم بقطع حبلا مزدوجة ،
00: 18: 38.03 ستستمر عملية الاستئصال وتستمر ولكن بدلاً من إشراك المتبرع وإيقاف كل شيء
00: 18: 46.09 والقيام بالإصلاح لا توجد طريقة لإجراء الإصلاح واتضح أن هذه آلية استئصال غير ذكية للغاية. انها فقط تحافظ على المضغ.
00: 18: 54.14 من خلال هذه الأنواع من القياسات يمكننا أن نقول في الواقع ظهور منتجات الهضم الجزئي هذه إذا قمنا بالقياس
00: 19: 02.16 عندما ظهرت ، تعلمنا سمة أخرى من السمات البطيئة لعملية إعادة التركيب هذه: الاستئصال يحدث عند حوالي نيوكليوتيد واحد
00: 19: 12.02 في الثانية أي حوالي أربعة كيلو قاعات في الساعة. هذا بطيء بشكل مدهش فيما يتعلق بما قد تتخيله يحدث في أنبوب الاختبار.
00: 19: 21.24 ربما يكون الأمر بطيئًا لأن نوكليازات تتجه إلى الحمض النووي ليس فقط مضغًا للحمض النووي ، ولكن هناك جسيمات نيوكليوز في الطريق
00: 19: 28.27 ويجب إزالة تلك النيوكليوزومات وما إلى ذلك. لا نعرف حقًا سبب بطء هذه العملية. لكن ما لدينا
00: 19: 36.14 تمكنوا من التعلم وكان هذا في الغالب من عمل مختبرات أخرى: مختبرات Gregory و Ira و Lorraine Symington و Stephen Jackson
00: 19: 45.18 أن هناك على الأقل نوعان من نوكلياز خارجي رئيسيان مسئولان عن هذا الهضم. واحد منهم هو إنزيم يسمى Exo1 والذي يلعب أيضًا
00: 19: 58.28 أدوارًا في عمليات الإصلاح الأخرى مثل إصلاح ختان النيوكليوتيدات والآخر عبارة عن آلة معقدة تشتمل على هليكاز يتم تفكيكها
00: 20: 10.02 DNA و Endonuclease الذي يقطع ذيول الحمض النووي الصغيرة التي تحتوي على بروتين يسمى Sgs1 الذي ذكرته سابقًا
00: 20: 20.21 في الفيديو السابق عبارة عن تناظر لبروتين متلازمة بلوم Bloom الذي يلعب العديد من الأدوار الأخرى في إعادة التركيب إلى جانب الدور
00: 20: 30.16 أنه يلعب هنا. إذن ما هو موضح هنا هو حقيقة أنه يمكنك بسهولة رؤية ظهور منتجات الهضم الجزئي في النوع البري
00: 20: 38.26 خلية ولكن إذا قمت بإزالة كل من Exo1 وأزلت بروتين Sgs1 Helicase ، فلا يوجد الآن أي استئصال والحمض النووي المكسور
00: 20: 51.16 بشكل أساسي يبقى في الفضاء يبقى طوال فترة التجربة. نحن الآن نعرف شيئًا عن أي إنزيمات
00: 20: 58.27 يجرون عملية الاستئصال هذه. بمجرد أن يتم الاستئصال مكان الهدف
00: 21: 08.00 من الخطوة التالية هو تشكيل خيوط Rad51. في المختبر
00:21: 16.01 تجارب - تم إجراء تجارب باستخدام هذه البروتينات في أنبوب الاختبار جنبًا إلى جنب مع بعض التعريف الجيني لبعض الأنواع الأخرى
اقترحت المكونات 00: 21: 23.28 اللازمة لإعادة التركيب أنه من أجل تكوين فتيل Rad51 هذا ، فمن المحتمل أن يكون مسبوقًا بالتشكيل
00: 21: 34.03 من خيوط مختلفة تحتوي على بروتين ربط RPA أو ssDNA الذي يرتبط أولاً بهذه المنطقة. من بين أمور أخرى ، الحمض النووي الخيطي الأحادي
00: 21: 45.11 يمنع بروتين الربط الحمض النووي أحادي الخيط من الاقتران الذاتي وتشكيل هياكل ثانوية معقدة قليلاً وبالتالي فهو يمتد
00: 21: 54.09 خارج الحمض النووي ولكن يمكن عندئذٍ فقط إزالة RPA نفسه من الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل بفعل مجموعة مما يسمى الوسيط
00: 22: 02.23 بروتينات ، أحدها يسمى Rad52 وزوج آخر من البروتينات يسمى Rad55 و Rad57. الأخير من هذه البروتينات ، Rad55 و Rad57
00: 22: 15.04 ، لديهم بالفعل بعض التشابه مع بروتين Rad51 لكنهم لا يستطيعون القيام بعمل Rad51. يطلق عليهم بروتين Rad51 paralog ويلعبون
00: 22: 26.00 دورًا مهمًا بشكل أساسي في هذه العملية للتخلص من بروتين الربط المفرد الذي تقطعت به السبل واستبداله بالخيوط المتنامية
00: 22: 36.05 من Rad51. هذه البروتينات مهمة جدًا في هذه العملية ومرة ​​أخرى نعرف ذلك من خلال عمل أنبوب الاختبار لكنني سأعرضه
00: 22: 46.19 أنتم الآن نعرف هذا من خلال النظر داخل الخلايا الحية. سأقوم أيضًا باستطراد فقط لأقول أن أحد الأشياء المثيرة للفضول حول التطور
00: 22: 56.26 هو أن خلايا الخميرة التي ندرسها لا تحتوي على بروتين آخر يسمى BRCA2. هذا هو أحد العيبين الرئيسيين الموروثين في الأسرة
00: 23: 11.00 في سرطان الثدي واتضح أن بروتين BRCA2 يلعب دورًا مشابهًا جدًا لـ Rad52 في المساعدة على إزاحة RPA ووضع Rad51
00: 23: 23.18 في مكانه. اتضح أن السكريات لا تحتوي على هذا البروتين ولفترة طويلة اعتقدنا أنه ربما كان بروتينًا فقط
00: 23: 33.07 تطورت في وقت متأخر من التطور ولن توجد إلا في الديدان أو الذباب أو في الفئران أو البشر ولكن في الواقع بعض الخمائر الأخرى - خميرة تسمى ustilago
00: 23: 47.24 والتي تعرف أيضًا باسم ذرة الذرة وهي في الواقع طعام شهي مكسيكي - هذا الكائن الحي به متماثل BRCA2 ، لذلك نحن الآن
00: 24: 01.12 أعتقد أن السكريات قد فقدت للتو هذه الوظيفة وحافظت على Rad52 باعتبارها الطريقة الوحيدة للقيام بهذا النوع من الإصلاح. راد 52
00: 24: 11.19 وستعمل بروتينات البارالوج هذه الآن على تسهيل تكوين هذا الخيط. يمكننا أن نرى أن هذا يحدث في الجسم الحي من خلال أخذ
00: 24: 23.04 ميزة تقنية تسمى ترسيب الكروماتين المناعي. بالنسبة لأولئك منكم الذين لم يتعرضوا لهذا من قبل ، إنه أمر رائع
00: 24: 33.05 الطريقة التي يمكن للمرء من خلالها رؤية أجزاء الحمض النووي المرتبطة ببروتين معين والخطوات الأساسية في الترسيب المناعي للكروماتين
00: 24: 40.27 موضحة هنا. ترتبط البروتينات أينما كانت مرتبطة بالحمض النووي في أي وقت. إذا كان أحد يضيف الفورمالديهايد إلى
00: 24: 50.05 خلايا تربط البروتينات ببعضها البعض وتربط البروتينات بالحمض النووي. ثم يتم صوتنة الكروماتين - البروتينات والحمض النووي معًا
00: 25: 02.13 ومفتتة إلى قطع صغيرة نسبيًا وإذا استخدم أحدهم بعد ذلك جسمًا مضادًا ضد أي بروتين تهتم به ، في هذه الحالة
00: 25: 11.22 Rad51 ، إذًا يمكنك تنقية كل الحمض النووي المرتبط بهذا البروتين المعين. إذا كان لديك جسم مضاد مختلف ، يمكنك تنقيته
00: 25: 22.28 كل الحمض النووي المرتبط بهذا البروتين أو ذاك البروتين ولكننا هنا مهتمون بـ Rad51 وبالتالي يمكننا هدم كل الحمض النووي
00: 25: 31.17 تمت تنقيته باستخدام هذا الجسم المضاد ثم يتضح أنه يشبه السحر ببساطة
00: 25: 38.24 رفع درجة الحرارة يمكن للمرء عكس هذه الفورمالديهايد المستحثة
00: 25: 43.05 الروابط المتقاطعة ثم تخلص من البروتين وينتهي الأمر بمحلول نقي لجميع جزيئات الحمض النووي التي كانت مرتبطة في البداية
00: 25: 52.23 مع ، في هذه الحالة ، Rad51. من خلال القيام بذلك ، يمكننا بعد ذلك التنقية والسؤال عن التسلسلات التي يرتبط بها Rad51 في أي مرحلة من عملية الإصلاح هذه؟
00: 26: 04.23 نستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل لتضخيم وتأكيد وجود أي مجموعة فردية من المتواليات. هذا ما فعلناه هنا.
00: 26: 14.17 ها هي البقعة الجنوبية مرة أخرى - التي أريتكم إياها من قبل - والتي تستغرق وقتًا طويلاً جدًا قبل أن نحصل على منتج وهنا الكروماتين
00: 26: 25.07 نتائج الترسيب المناعي. النتيجة الأولى التي أريكم إياها ليست Rad51 ولكن RPA. نعتقد أن RPA يرتبط قبل Rad51
00: 26: 35.11 وبمجرد أن نرى الخصلة المزدوجة تنكسر في هذا الموضع ، نرى إثراء
00: 26: 42.08 بكمية الحمض النووي الموجودة في موضع MAT والتي تم إسقاطها
00: 26: 46.17 بواسطة الجسم المضاد لـ RPA ومرة ​​أخرى نستخدم تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل للتساؤل عما إذا كانت متواليات MAT يتم إثرائها أم لا
00: 26: 58.28 بمجرد أن نرى الاختراق ، نرى ظهور تقنية RPA في موقع الفاصل.
00: 27: 03.07 في المقابل ، والمثير للدهشة ، أن الأمر يستغرق عشر دقائق قبل أن نرى المظهر
00: 27: 10.17 من Rad51. ها هي Rad51 ChIP ومرة ​​أخرى قمنا بتثبيط المناعة باستخدام الجسم المضاد لـ Rad51 ونحن نحدد
00: 27: 19.10 المنطقة باستخدام تحليل PCR لهذه المنطقة ونرى أنه على عكس RPA الذي يظهر بمجرد حدوث الاختراق ، فقد اتضح
00: 27: 28.20 أن الأمر يستغرق حوالي عشر دقائق قبل أن نرى مظهر Rad51. هذا مرة أخرى شيء لم نكن نتوقعه من مجرد التفكير
00: 27: 38.07 حول هذا من المصطلحات البيوكيميائية حيث تحدث كل هذه الأشياء بسرعة كبيرة جدًا في أنبوب الاختبار. في الخلية الحية التي استخرجنا منها
00: 27: 47.15 هذه المعلومات هناك فجوة حقيقية بين الوقت الذي يمكنها فيه تنفيذ إحدى هذه الخطوات والوقت الذي يمكنها فيه القيام بالخطوة التالية.
00: 27: 53.20 لا نعرف بعد لماذا. الشيء الآخر الذي نعرفه من خلال إجراء نفس النوع من التحليل هو أنه لا يوجد أساسًا تحميل Rad51 في MAT
00: 28: 06.28 مكان. دعني أعود وأقول الآن إننا ننظر إلى رد الفعل هذا ، لذا نسأل متى يتم تحميل Rad51 على MAT DNA؟
00: 28: 15.23 ماذا يحدث إذا فعلنا ذلك في غياب بروتين Rad52 والجواب لا شيء
00: 28: 21.12 يحدث لأنك بحاجة ماسة إلى Rad52 من أجل الإزاحة
00: 28: 25.27 RPA ووضع Rad51 على هذا الجزيء المفرد الذي تقطعت به السبل. في المقابل ، إذا ضربنا أحد بروتينات Paralog ، Rad55 ،
00: 28: 34.24 ما وجدناه هو أنه في النهاية يمكننا تحميل بروتين Rad51 على الحمض النووي ولكن على عكس ما يحدث في خلايا النوع البري حيث يحدث هذا داخلها
00: 28: 44.26 في الساعة ، يستغرق الأمر وقتًا طويلاً قبل أن تتمكن من القيام بذلك في غياب Rad55 paralog. Rad55 paralog مهم ، بروتين Rad52
00: 28: 56.26 ضروري للغاية لصياغة هذا الوسيط وفي كلتا الحالتين تفشل الخلايا في تنفيذ تفاعل إعادة التركيب
00: 29: 06.20 لأنهم لا يمتلكون خيوط Rad51 فعالة. تم العثور على هذا الشرط نفسه في خلايا الثدييات. هذا ليس عملاً قمنا به.
00: 29: 16.11 أو يجب أن أقول في خلايا الفقاريات. هذا مرة أخرى هو النظام الرائع لخلايا الدجاج DT40 التي تقوم بإعادة التركيب المتماثل
00: 29: 24.24 على مستوى عالٍ جدًا وقد تمت دراستها على نطاق واسع في المقام الأول في مختبر Shinichi Takeda حيث يمكنهم إنشاء خروج المغلوب
00: 29: 33.22 من الجينات بنفس الطريقة التي نصنع بها الضربات القاضية بسهولة شديدة في خميرة الخميرة ، لذا من الممكن الآن مقارنة الخميرة
00: 29: 42.13 النتائج ونتائج الفقاريات باستخدام هذا النظام المعين. لا يتم هذا عن طريق هدم الجينات بواسطة siRNA ، ولكن في الواقع يتم استئصالها بالكامل
00: 29: 55.00 عمليات الحذف. مرة أخرى ، ما يراه المرء هنا في الفحص المختلف هو حقيقة أنه ليس لديك تشكيل خيوط Rad51 في الغياب
00:30: 05.05 إما لنقص BRCA2 أو في حالة عدم وجود واحد من خمسة paralogs أن الخلايا الفقارية
00:30: 12.19 لها علاقة ببروتينات Rad55 و Rad57. هذا واحد يسمى XRCC2.
00: 30: 18.15 لذلك إذا قمت بإشعاع الخلايا بإشعاع جاما في خلايا من النوع البري بعد فترة من الوقت يرى المرء هذه البقع المضيئة.
00: 30: 29.06 تلك تلطخ بجسم مضاد ضد بروتين Rad51. تمثل هذه البؤر الأماكن
00: 30: 34.15 حيث تم تشكيل خيوط بتجميع Rad51 في مواقع فواصل الجدائل المزدوجة وفشل Rad51 ببساطة في التكون
00: 30: 43.18 في غياب BRCA2 وغياب الموازي. يشبه إلى حد كبير ما يمكن أن نراه بواسطة ChIP ، يمكن رؤيته
00: 30: 52.03 في خلايا الفقاريات باستخدام هذه التقنية الأبعد نوعًا ما لأنهم لا ينظرون مباشرة إلى الحمض النووي
00: 30: 58.29 أو مجموعة فردية من متواليات الحمض النووي. هذا أخذنا إلى هذه النقطة حيث لدينا خيوط. الشيء التالي نحن
00: 31: 09.00 أريد أن أعرف: كيف يقوم هذا الخيط بالبحث للعثور على متواليات متجانسة وتنفيذ ذلك
00: 31: 16.13 نقطة غزو حبلا؟ السؤال الأول هو كم من الوقت يستغرق؟ اتضح أن نفس الكروماتين
00: 31: 24.02 تقنية الترسيب المناعي التي أوضحت أنه يمكن استخدامها لمعرفة متى يرتبط Rad51 بهذه التسلسلات
يمكن استخدام 00: 31: 32.17 في الواقع لمعرفة متى يعثر خيوط Rad51 على تسلسلات المتبرعين وهذا في الأساس موضح للتو
00: 31: 40.16 هنا. بمجرد ربط بروتين Rad51 بالحمض النووي ، يمكنك أن ترى متى تسحب تسلسلات MAT ، ولكن متى
00: 31: 49.12 تحدث عملية غزو الخيوط ، يجب أن يرتبط Rad51 على الأقل لبعض الوقت ليس فقط مع الشخص الذي تقطعت به السبل
00: 31: 56.13 DNA ، ولكن مع تسلسل المتبرع. هذا هو الحمض النووي المزدوج الذي تقطعت به السبل والحمض النووي المفرد الذي تقطعت بهم السبل
00: 32: 01.19 تتجمع في الفتيل من أجل القيام بعملية تبادل الخيوط وهكذا إذا قمت بربط هذه الوسيطة
00: 32: 08.26 مع الفورمالديهايد والقيام بنفس التخصيب تمامًا مع الجسم المضاد الذي يجب عليك إسقاطه ليس فقط MAT
00: 32: 15.27 متواليات ولكن التسلسلات المانحة أيضًا. وبالفعل تبين أن هذا هو الحال. إذا قمت بنفس التجربة
00: 32: 24.27 والآن استخدم مسبارًا ليس لـ MAT ولكن مجموعة من بادئات PCR الخاصة بالتسلسلات المانحة ،
00: 32: 33.20 لا تصبح التسلسلات المانحة مرتبطة بـ Rad51 حتى وقت متأخر جدًا من التسلسلات المانحة التي كانت مرتبطة
00: 32: 44.26 في MAT. هذا أمر منطقي - يستغرق إجراء هذا البحث وقتًا حقيقيًا - لكي يبحث خيوط Rad51 في جميع أنحاء هذا الكروموسوم للعثور على جزء صغير جدًا
00: 32: 55.01 منطقة صغيرة هي في الحقيقة فقط حوالي 320 منطقة قاعدية لها تماثل مع نهاية فاصل الخيط المزدوج هذا.
00: 33: 02.28 تبين أن الكروموسوم بأكمله يتكون تقريبًا من 320 ألف زوج أساسي ونبحث عن 320 من تلك الأزواج الأساسية
00: 33: 14.13 كموقع للتماثل ويستغرق هذا البحث وقتًا حقيقيًا. كما هو موضح هنا ، إذا أردنا وضع هؤلاء المانحين
00: 33: 23.28 تسلسل على كروموسوم مختلف ، كما فعلنا ، يستغرق هذا البحث وقتًا أطول لأنه اتضح أنه أسهل
00: 33: 31.17 للبحث داخل كروموسوم بدلاً من البحث بين الكروموسومات وبالطبع أي مدرس كيمياء أنت
00: 33: 40.03 قد أخبرك على الإطلاق أن التفاعل داخل الجزيء كان أسرع من التفاعل ثنائي الجزيء ولكن التفكير في ذلك في
00: 33: 48.04 مستوى كروموسوم كامل مذهل نوعًا ما. وهذا يعني وجود تفاعل داخل الصبغيات على بعد 200 كيلو قاعدة
00: 33: 55.24 أكثر كفاءة بكثير من البحث بين جزيئات الدنا المختلفة. أتمنى لو عرفنا المزيد عن سبب ذلك.
00: 34: 05.14 كنا نتقدم - وصلنا إلى النقطة التي يوجد فيها غزو خيوط - والخطوة التالية في هذه العملية هي أن هناك
00: 34: 15.04 يجب أن يكون تركيبًا جديدًا للحمض النووي وسيبدأ تركيب DNA جديد من نهاية هذا الشريط الفردي هنا
00: 34: 23.24 إضافة بوليميريز DNA والنسخ عبر هذه المنطقة وكما ذكرت سابقًا ، يختلف هذا عن الحمض النووي العادي
00: 34: 31.10 النسخ المتماثل لأننا نعتقد أنه يتم بثق الشريط المركب حديثًا وهو في نهاية هذا فقط
00: 34: 38.15 عملية البثق التي ستكون النهاية الثانية قادرة على تنفيذ التوليف الآن في الاتجاه المعاكس لملء كل هذا.
00: 34: 47.20 أثناء هذه العملية ، يجب أيضًا أن يكون هناك اقتطاع من هذه التسلسلات الحمراء ويتضح أن هذا قد تم
00: 34: 56.00 بواسطة مجموعة من البروتينات بما في ذلك بروتينات Rad1 و Rad10 التي تتمثل وظيفتها الطبيعية في قص الحمض النووي أثناء إصلاح أجهزة القياس الضوئية.
00: 35: 07.29 تم تجنيده هنا لقص هذه التيول غير المتجانسة واتضح أن هذا يتم التعرف عليه أيضًا بواسطة بروتينين
00: 35: 17.12 عادةً ما يكون له دور في التعرف على الحمض النووي غير المتطابق المسمى MSH2 و MSH3 والذي له دور في إصلاح عدم التطابق
00: 35: 25.16 ويلعبون أيضًا دورًا في القيام بهذا القص ولكن لا يوجد أي من البروتينات الأخرى لإصلاح ختان النوكليوتيدات
00: 35: 32.10 ولا تشارك أي من البروتينات الأخرى لإصلاح عدم التطابق في هذه العملية ، لذا فهذه آلة صغيرة جديدة يتم تجميعها
00: 35: 39.14 من مكونات عمليتين أخريين مهمتين لإصلاح الحمض النووي والتي تسمح بإزالة هذه التسلسلات الحمراء.
00: 35: 47.19 الشيء التالي الذي نريد التركيز عليه إذا أردتم البدء في تخليق DNA جديد. كيف نرى ذلك؟
00: 35: 58.29 حسنًا ، نرى ذلك باستخدام اختبار آخر رائع حقًا تم تطويره أيضًا بواسطة Charles White في عام 1990 وهذا هو
00: 36: 08.05 تفاعل البوليميراز المتسلسل ، لذا ما اكتشفه تشارلز هو أنك إذا وضعت أساسًا واحدًا في HML على يسار الجزء المشترك
00: 36: 17.26 في جوهرها تسلسلات ألفا التي ستتم إضافتها إلى هذا في عملية الإصلاح هذه وبادئ PCR آخر
00: 36: 27.29 الموجود هنا في موضع MAT ، يفصل بين هذين البادئين 200 كيلو قاعدة وبالتالي لا يوجد تضخيم ولكن مرة واحدة
00: 36: 39.15 حدث غزو حبلا وأنت تسمح بخمسين زوجًا أساسيًا من تخليق الحمض النووي الجديد من النهاية 3 ، والآن هناك تساهمية
00: 36: 49.04 قطعة من الحمض النووي التي تنضم إلى هذا التمهيدي وهذا التمهيدي وستحصل على منتج PCR يمكنك فحصه. يمكننا القياس الآن ،
00: 36: 58.19 هنا عن طريق الترسيب المناعي للكروماتين ، هنا تم تعيين المشبك بواسطة الترسيب المناعي للكروماتين ، ثم من خلال هذا بالذات
00: 37: 07.03 اختبار PCR ذكي يمكننا أن نرى ظهور هذا المنتج الجديد وما سأعرضه لكم هو في الأساس
00: 37: 17.20 كلاهما في حد ذاته خطوات بطيئة. البحث ، المنقح بأخذ المزيد من النقاط ، ليس نصف ساعة
00: 37: 26.07 كما عرضت لك لأول مرة ولكن حوالي 15 دقيقة. لكن الأمر يستغرق بعد ذلك 15 أو 20 دقيقة أخرى قبل أن نرى المظهر
00: 37: 32.29 لتخليق الحمض النووي الجديد ، ولماذا يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لتجميع آلية إصلاح الحمض النووي ، وآلة النسخ المتماثل
00: 37: 41.14 في هذه النهاية من الأشياء الأخرى التي ما زلنا بحاجة إلى دراستها هذا عمل غير منشور من طالب دراسات عليا
00: 37: 50.28 في مختبري المسمى Wade Hicks. في الأساس ، أخذ Wade الكثير من النقاط لإجراء هذا الاختبار وهو يتكرر
00: 37: 59.22 ما قلته للتو: يمكننا رؤية حركية بروتين Rad51 في النهاية المكسورة لجزيء الحمض النووي في MAT ،
00: 38: 08.07 يمكننا أن نرى المظهر - واتضح بعد حوالي 15 دقيقة - لبروتين Rad51 في تسلسل المانحين HML ،
00: 38: 17.08 ثم علينا الانتظار وقتًا طويلاً آخر قبل أن نرى بداية تخليق DNA جديد بواسطة PCR
00: 38: 23.16 رد الفعل الذي أظهرته لك للتو. هذه كلها خطوات بطيئة في هذه العملية ولم نصل حتى النهاية لأن ،
00: 38: 31.18 إذا عدت للتو ، فهذه الخطوة هنا هي الخطوة لبدء هذه العملية ولكنها تستغرق 15 دقيقة أخرى أو أكثر
00: 38: 42.16 ربما لفترة أطول قبل أن نصل إلى نهاية هذه العملية ونكمل جميع عمليات النسخ والتنظيف
00: 38: 48.01 خطوات للأعلى للانتقال من MATa إلى MATalpha. ليس لدي الكثير لأقوله عن هذا النهج ولكني أريد فقط أن أعرضه عليك
00: 38: 59.28 طريقة أخرى يمكن بها الآن إجراء هذه الأنواع من التحليلات وهي في الواقع مشاهدة العملية
00: 39: 07.15 من نوع التزاوج بالتبديل بالمراقبة. هنا اقترضنا التكنولوجيا التي تم تطويرها لأول مرة في جون سيدات
00: 39: 17.04 مختبر بواسطة والاس مارشال وآرون ستريت وأندرو بيلمونت حيث يمكن للمرء أن يضع علامة على مواقع فردية على الكروموسومات
00: 39: 28.21 ويقوم أحدهم بذلك عن طريق إدخال مصفوفات من متواليات مشغل Lac. هذا هو عامل تشغيل اللاكتوز
00: 39: 37.01 من البكتيريا - هـ. coli - ثم ربطها ببروتين اندماج بين بروتين Lac repressor الذي يندمج مع اللون الأخضر
00: 39: 45.20 بروتين الفلوريسنت والذي سيخلق علامة خضراء في نقطة ما في الخلية. هنا بجوار HML المتبرع.
00: 39: 53.15 بنفس الطريقة ، يمكن للمرء أن يضع مجموعة مختلفة من المتواليات - عامل تشغيل نظام التتراسيكلين المحرض
00: 40: 02.18 - وقد تم ربط مثبط Tet به الآن في هذه الحالة بالبروتين الفلوري الأحمر لذلك لدينا نقطتان
00: 40: 10.00 واحد أحمر وآخر أخضر والسؤال هو ماذا يفعلون عند تشغيل HO endonuclease؟ هذا غير مفيد
00: 40: 19.20 فيلم صغير يقول ببساطة أنه يمكننا فعل ما أريد أن أسميه قياسات الجزيء الواحد. هذا واحد
00: 40: 28.01 كروموسوم في خلية واحدة يراقب كيف تتجمع هذه التسلسلات ، وتبقى معًا ، وتتفكك أثناء عملية الإصلاح.
00: 40: 35.19 البيانات التي سأعرضها لك والموجودة في هذه الشريحة تم إجراؤها مسبقًا في خلايا ثابتة - لأننا لسنا كذلك
00: 40: 44.03 تم الانتهاء من تحليل الخلية الحية - باستخدام بقعتين أخضرتين ولكن المبدأ هو نفسه تمامًا. أول شيء قلته
00: 40: 52.08 أنتم ستتم إعادة دمج MAT مع HML لاستبدال التسلسلات بألفا وسؤال واحد سيكون 'هل هؤلاء
00: 40: 59.13 تسلسل معًا بالفعل قبل أن تتم عملية الإصلاح؟ ' والجواب لا لأنه في جميع الخلايا تقريبًا
00: 41: 06.24 نرى مكانين. ما يوضحه هذا الرسم البياني هو جزء الخلايا الذي يحتوي على بقعة واحدة فقط ونرى نقطة واحدة عندما يكون
00: 41: 14.19 تجتمع بقعتان أخضرتان ولم تعدا قابلتين للحل لأنهما قريبان جدًا من بعضهما البعض وهكذا فقط
00: 41: 20.28 لجزء صغير جدًا من الخلايا بقعة واحدة في البداية ولكن بمجرد تشغيل نوكلياز HO الكسر
00: 41: 28.16 من الخلايا ذات النقطة الواحدة ترتفع وتنخفض. هذا يعكس حقيقة أنهم يجتمعون معًا
00: 41: 33.13 للقيام بعملية الإصلاح هذه. يبقون معًا لبعض الوقت اللازم لإجراء الإصلاح ثم يأتون
00: 41: 40.13 بعيدًا عن بعضهم البعض ولذا يمكننا الآن رؤية هذه العملية برمتها بشكل أساسي في أي من الخلايا الثابتة والآن في الخلايا الحية أثناء قيامهم بهذه العملية
00: 41: 51.17 غير منزعج من أي من هذه الآليات الأخرى. نحن لا نستخدم الترسيب المناعي للكروماتين ، نحن لا نستخدمه
00: 41: 57.12 PCR ، نحن نشاهد فقط ومع ذلك يخبرنا الكثير عن هذه العملية. شيء واحد أخبرنا به هو وظيفة
00: 42: 08.02 بروتين آخر غير قادر على إجراء الإصلاح. هذا هو آخر ما يسمى جينات راد. كانت كل جينات الراد هذه
00: 42: 17.01 تم تحديدها في البداية لأنها حساسة للأشعة السينية. لذا كان كل من Rad52 و Rad51 و Rad55 و Rad57 وآخرين
00: 42: 28.11 تم تحديدها لأن الخلايا فشلت في إصلاح الانقطاعات المزدوجة التي تسببها الإشعاع المؤين بواسطة الأشعة السينية وواحدة من هؤلاء
00: 42: 35.19 بروتينات كانت Rad54. لا يمكن لـ Rad54 أيضًا تنفيذ إكمال تبديل نوع التزاوج أو مزدوج آخر
00: 42: 44.21 الأحداث التي يسببها كسر حبلا. لكن عيبه يختلف عن Rad55 أو Rad57 أو Rad52 لأنه يقوم بتحميل Rad51
00: 42: 54.13 بروتينات جيدة - لا يوجد عيب في تحميل Rad51 على نهايات كسر الشريط المزدوج - ويمكنه القيام بذلك
00: 43: 02.11 عملية غزو الخيوط جيدة والتي يمكننا رؤيتها هنا لأنها يمكن أن تضع هذه البقع معًا - البقعتان الخضرتان معًا -
00: 43: 09.29 لا توجد مشكلة ولكن لا يمكن إنهاء العملية. وفي الواقع ، إذا قمنا بتحليل ذلك باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل لـ
00: 43: 18.17 من الفرز الذي أظهرته لك من قبل ، السبب في أن Rad54 معيب في هذه العملية هو أنه لا يمكنه تنفيذ الخطوة التالية في العملية
00: 43: 26.02 وهو عبارة عن 50 زوجًا أساسيًا من تخليق الحمض النووي الجديد الذي قمنا بتحليله بواسطة تفاعل البلمرة المتسلسل. لذا راد 54
00: 43: 36.14 يمكن على ما يبدو تنفيذ شيء مثل عملية غزو الخيوط العادية ولكنها لا تفعل شيئًا في غزو الخيوط
00: 43: 45.00 للسماح بنهاية الحمض النووي لتكون متاحة الآن لتخليق DNA جديد وكان هذا واحدًا من هؤلاء
00: 43: 52.21 أشياء توصلنا إليها من خلال الجمع بين هذه التقنيات المختلفة جدًا: الترسيب المناعي للكروماتين وهذا الضوء المرئي
00: 44: 00.20 الفحص المجهري لمعرفة نوع ما حيث يوجد عيب بالفعل في بروتين Rad54. الأشياء التالية التي سأخبرك بها هي الأشياء
00: 44: 13.04 الذي ما زلنا بالفعل في طور الفهم ولذا سأعرض عليك المزيد من الأفكار حول ما نحاول
00: 44: 21.11 للتعلم من الاستنتاجات النهائية لأننا لم ننتهي من هذه الأنواع من الأساليب. لكن أحد الأشياء
00: 44: 28.07 التي تبهرنا حقًا هي المشكلة التي ذكرتها في البداية: كيف يتم نوكلياز HO
00: 44: 35.15 لا يمكن أن تشق المتواليات المانحة؟ على ما يبدو بسبب وجود هذا النوكليوسوم الموجود في هذه المنطقة
00: 44: 42.27 وسأقول فقط أن Kirsten Weiss في مختبر Bob Simpson قبل بضع سنوات أظهرت باستخدام نوكلياز المكورات الدقيقة
00: 44: 51.15 وغيرها من التقنيات التي يمكن أن تحدد الموقع الدقيق لجميع النيوكليوزومات عبر منطقة HML الصامتة وهكذا هناك
00: 44: 58.25 هذه السلسلة الكاملة من النيوكليوسومات عالية التوضيع عبر هذه المنطقة وواحدة منها تقع حيث يجب أن يكون HO قادرًا
00: 45: 06.24 للقص. لذا فإن السؤال هو: كيف يمكن أن تتشابك خيوط Rad51 تمامًا
00: 45: 13.18 منطقة من أجل بدء غزو حبلا وتخليق DNA جديد؟ والرسالة هي أننا لا نعرف.
00: 45: 21.13 إليكم كيف نحاول معرفة ذلك. يمكننا تحليل مدى جودة تموضع هذه النيوكليوسومات عن طريق الانقسام
00: 45: 30.24 الحمض النووي مع نوكلياز المكورات الدقيقة ، والذي سينتشر فقط في مناطق المباعدة بين النيوكليوسومات ، وإذا كان الجسيم النووي
00: 45: 40.23 لم يتحرك وهو في وضع واحد ، ثم زوج من البادئات PCR التي تدور حول النواة سوف تضخم القصير
00: 45: 49.26 منطقة الحمض النووي التي يمكننا رؤيتها. ولكن إذا تم دفع هذا الجسيم النووي بعيدًا عن الطريق ، فعلينا أن نرى ذلك
00: 45: 57.21 المنطقة لم تعد محمية ويجب أن تنخفض هذه الإشارة. إن Wade Hicks الذي سبق ذكره والذي كان يفعل
00: 46: 04.26 التجارب التي أظهرتها لكم سابقًا كانت تحاول إجراء هذه التجارب وهو يرى شيئًا ولكنه لا يرى
00: 46: 11.12 كثيرًا وهذا مع حدوث غزو خيوط وهذا هو Rad51 ChIP الذي يوضح أن هذه التسلسلات
00: 46: 19.08 اجتمعوا مع المتبرع وكان هناك تغيير طفيف حقًا في حماية الجسيم النووي في المكان الذي
00: 46: 28.27 يحدث غزو الخيوط. أجريت هذه التجارب في ظل الظروف التي يمكن فيها للعملية
00: 46: 35.01 تواصل ويمكن للخلايا المضي قدمًا وإنهاء عملية الإصلاح وربما إذا تمكنا من إيقاف العملية هنا من قبل
00: 46: 42.19 حدث تكرار جديد للحمض النووي ، سنكون قادرين على رؤية تغيير أكثر عمقًا في بنية النواة
00: 46: 49.12 وهذا سؤال سنتطرق إليه في المستقبل. منذ أن ذكرت للتو حقيقة أنه سيكون من الجيد إيقاف العملية
00: 47: 02.11 عن طريق منع تكرار الحمض النووي ، يجب أن أخبركم قليلاً عما نعرفه عن كيفية تكرار الحمض النووي
00: 47: 08.11 يحدث بالفعل في هذه المنطقة. من الواضح أنه يختلف بالنسبة لتكرار الحمض النووي الطبيعي في أن الحمض النووي المركب حديثًا يتم بثقه
00: 47: 18.05 ثم يتم استخدامها لنسخ الشريط الآخر وهذا يتنبأ بأن كل الحمض النووي المركب حديثًا
00: 47: 23.19 يجب أن يكون في موضع MAT ويجب أن يظل المتبرع دون تغيير ونعتقد أن هذا هو الحال. أولا اسمحوا لي
00: 47: 31.21 يوضح لك ما نعرفه عن البروتينات المطلوبة لتكرار الحمض النووي في هذه الظروف الخاصة.
00: 47: 38.18 نحن نعلم أن تكرار الحمض النووي يتضمن عادةً بروتين المشبك المسمى PCNA وهو ضروري لعقد الحمض النووي
00: 47: 49.01 آلات النسخ المتماثل على القالب والتي تبين أنها صحيحة ، نحتاجها في هذه الحالة أيضًا. هنا بارد حساس
00: 47: 57.11 طفرة في PCNA وإذا قمنا بحظر الخلايا بحيث لا يمكنها القيام بتكاثر طبيعي للحمض النووي عند درجة حرارة منخفضة
00: 48: 06.04 ثم بدلاً من - يتم ذلك أيضًا في درجة حرارة منخفضة - عادةً ما نرى مظهر هذا المنتج
00: 48: 12.23 وهو الآن تحول MATa إلى MATalpha. لكن في الخلايا التي تفتقر إلى بروتين PCNA الوظيفي عند درجة حرارة منخفضة ،
00: 48: 20.26 لا يوجد أي تخليق ، ergo ، أنت بحاجة إلى PCNA لتحدث هذه العملية. يبدو كما لو كنت بحاجة إلى أي منهما
00: 48: 30.18 بول إبسيلون أو بول دلتا لتنفيذ هذه العملية. هذان نوعان من البوليميرات الثلاثة الرئيسية في السكريات ولن أفعل
00: 48: 39.15 تظهر لك البيانات ولكنك لست بحاجة إلى الخيط المتأخر بوليميراز بولي ألفا أو المرتبط به من الحمض النووي الريبي المعتمد
00: 48: 47.05 خطوة أولية ولكنك تحتاج على ما يبدو إما pol epsilon أو pol delta لأننا إذا أجرينا نفس النوع من التجربة
00: 48: 55.25 هنا باستخدام الطفرات الحساسة لدرجات الحرارة المرتفعة ، إذا كان لدينا طفرة حساسة لدرجة الحرارة في pol epsilon أو درجة حرارة
00: 49: 03.23 طفرة حساسة لدلتا البول وننظر إلى هذه الطفرات في درجة حرارتها غير المسموح بها ما وجدناه هو
00: 49: 10.19 في كلتا الحالتين نحصل على منتج على الرغم من أنه أبطأ نوعًا ما ومقلصًا إلى حد ما وهذا على الأقل يثير الاحتمالية
00: 49: 19.15 يمكن لأي من هذه البوليمرات أن تعمل. لا يخبرنا تمامًا ما إذا كان أحد هؤلاء يفعل 98 ٪ من الوقت
00: 49: 26.23 المهمة ، ولكن عندما نتخلص منها ، يمكن للشخص الآخر أن يلتقط فترة الركود ، أو ما إذا كانوا بالفعل يشاركون العملية فقط.
00: 49: 33.03 ما زلنا لا نعرف على وجه اليقين ما هي الإجابة على ذلك. لقد درسنا الكثير من المكونات الأخرى لتكاثر الحمض النووي.
00: 49: 42.06 واحد من تلك التي بحثنا عنها هو مركب بروتين يسمى Dpb11-Sld2-Sld3. هذا أمر معقد ضروري
00: 49: 51.29 لتحميل بروتينات الهليكاز وإعداد شوكة تكرار الحمض النووي الطبيعي في الأصل
00: 49: 59.02 من النسخ المتماثل وقد نظرنا أيضًا في كيناز يسمى Cdc7 وهو مطلوب مرة أخرى لجميع النسخ الطبيعي للحمض النووي.
00: 50: 09.23 إذن السؤال هو: هل تحتاج إلى Sld2 / 3 و Dpb11 - هل تحتاج Cdc7 - لتبديل MAT العادي ، والذي يختلف عن المعتاد
00: 50: 21.04 تكرار؟ للقيام بذلك ، استخدمنا حيلة ذكية جدًا بواسطة كيفان شوكات في UCSF وهي إنشاء ما يُعرف باسم التناظرية
00: 50: 32.21 أليل حساس لـ Cdc7. تم تحوير الأليل الحساس التناظري Cdc7 بطريقة تجعله طبيعيًا
00: 50: 43.10 موقع ربط ATP - إنه كيناز ، يستخدم ATP لفوسفوريلات البروتينات - تم تكبير هذا الموقع النشط
00: 50: 50.18 بطريقة تستوعب مثبطًا ولا يحتوي أي كيناز آخر في الخلية على موقع مكبر مثل هذا ، لذا فإن المانع
00: 50: 58.15 يثبط Cdc7 على وجه التحديد دون تثبيط أي من الكينازات الأخرى في الخلية. هذا يعني أنه يمكننا تحديدًا
00: 51: 06.09 منع عمل Cdc7. إذا نظرت هنا ، فقد حظرنا عمل Cdc7 ، فهذه الخلايا لا يمكنها القيام بتكرار الحمض النووي الطبيعي
00: 51: 15.27 لأنهم يحتاجون إلى Cdc7 لهذا الغرض ، لكن ليس لديهم مشكلة في تنفيذ تبديل MAT.
00: 51: 21.09 وهذا يعني أن Cdc7 غير مطلوب لتبديل MAT على الرغم من أنه مطلوب لتكرار الحمض النووي الطبيعي. الآن ، نأخذ تلك الخلايا
00: 51: 30.28 التي تم حظرها قبل البدء في تكرار الحمض النووي ونسأل: هل تتطلب Dpb11؟ الجواب ، على ما يبدو ،
00: 51: 40.20 نعم يفعلون ذلك لأنه في حالة عدم وجود نسخ آخر للحمض النووي - لأنه تم حظر Cdc7
00: 51: 46.21 - إذا أخرجت Dpb11 فلا يوجد منتج. هذا يجادلنا بأن Dpb11 مطلوب في عملية تبديل MAT العادي
00: 51: 57.23 وكذلك لتكرار الحمض النووي الطبيعي عند خروج Cdc7. لقد أجرينا تجارب أخرى لمحاولة الحصول عليها
00: 52: 05.18 قائمة بجميع البروتينات اللازمة للنسخ المتماثل في ظل هذه الظروف وعلى الرغم من أنني لن أعرض لك البيانات
00: 52: 13.04 لهذا ، اتضح أن الهليكاز ضروري لتكرار الحمض النووي الطبيعي - والذي يتضمن بروتينات MCM ،
00: 52: 21.22 مليون متر مكعب 2 و 3 و 4 و 5 و 6 و 7 - أيضًا غير مطلوب لإجراء التصحيح الصغير لتخليق الحمض النووي الذي نراه في تبديل نوع التزاوج.
00: 52: 31.22 قد يشير ذلك إلى أننا نبحث في عملية غير عادية تستخدم مجموعة فرعية من إصلاح الحمض النووي
00: 52: 45.08 آلية لتنفيذ هذه العملية وتجادل مرة أخرى بأن كل الحمض النووي المركب حديثًا يجب أن يكون في المستلم
00: 52: 52.14 locus لذلك حاولنا معالجة هذا السؤال أيضًا ، ثم هذا هو السؤال: هل يستمر تبديل MAT حقًا
00: 53: 00.22 آلية SDSA هذه؟ الشيء الرئيسي هو طرح السؤال حقًا: هل تخليق الحمض النووي في هذه العملية متحفظ
00: 53: 10.05 أم شبه محافظ؟ في التكرار شبه المحافظ ، وهو النوع الذي نفكر فيه في تكرار الحمض النووي الطبيعي ، فإن
00: 53: 21.07 سيرتبط الحمض النووي المُصنَّع حديثًا دائمًا بالخيط القديم من قالبه الذي تم نسخه منه ، ولكن في هذا التوليف يعتمد
00: 53: 32.10 آلية التلدين ، كل الحمض النووي المركب حديثًا سينتهي في المستلم
00: 53: 38.16 مكان. وبالتالي فإن السؤال هو كيف يمكنك التمييز بين هذين؟ للقيام بذلك نحن في الأساس
00: 53: 44.05 اتبعت تقنية تم تطويرها في عام 1958 وتسمى أحيانًا أجمل تجربة تم إجراؤها
00: 53: 51.05 في علم الأحياء الجزيئي بواسطة Meselson و Stahl حيث أظهروا أن تكرار الحمض النووي كان في الواقع شبه محافظ
00: 53: 59.03 وللتذكير بهذه التجربة الكلاسيكية ، قاموا بتنمية الخلايا في وسط ثقيل حتى وصل الحمض النووي بالكامل
00: 54: 07.16 تم وضع علامات ثقيلة بالنيتروجين الثقيل. ثم قاموا بتحويل الخلايا إلى N14 الطبيعي الذي يحتوي على وسط ثم انفصلوا
00: 54: 16.13 الحمض النووي بكثافته في تدرج من كلوريد السيزيوم وكانوا قادرين على إظهار ذلك بدءًا من ثقيل
00: 54: 25.29 DNA أنه بعد جولة واحدة من تكرار الحمض النووي ، أن كل الحمض النووي كان موحدًا من نوع واحد ، كان خفيفًا ثقيلًا ،
00: 54: 34.19 أي أن الخصلة الواحدة كانت لا تزال ثقيلة وأن الخصلة المركبة حديثًا كانت خفيفة ثم إذا مرت بجولة أخرى
00: 54: 42.25 من تكرار الحمض النووي ستنتهي بمجموعة من الحمض النووي الخفيف وكمية متساوية
00: 54: 49.15 من الحمض النووي الخفيف من الجولة الأولى اللاحقة من النسخ المتماثل.
00: 54: 53.18 لذا فإن أسلوب الكثافة هذا يسمح للشخص بمعرفة ما إذا كان الشخص لديه شبه محافظ أم لا
00: 54: 59.11 تكرار أم أنك في قفزة واحدة تنتقل من ثقيل ثقيل إلى خفيف؟ وهكذا حملنا
00: 55: 06.20 من تلك التجربة - غريغوري إيرا - الذي كان زميلًا لما بعد الدكتوراه في المختبر ولديه الآن معمل في جامعة بايلور قام بتعديل MAT
00: 55: 16.12 الموضع هنا لأسباب فنية كان علينا أن نصنع قطعة أكبر إلى حد ما من الحمض النووي التي وضعناها في مكانها
00: 55: 23.21 من تسلسل المانحين العادي - تسلسلات A - وهكذا عندما يتحول هذا إلى MAT يمكننا تحديد تلك التسلسلات
00: 55: 32.04 والسؤال هو: عندما تحصل على التبديل ، تنمو الخلايا في وسط ثقيل ، وتنقل إلى وسط خفيف ، ثم
00: 55: 39.10 طُلب منهم الخضوع لعملية التبديل ، فهل يولدون حمضًا نوويًا خفيفًا أم حمضًا نوويًا خفيفًا؟ الحمض النووي الخفيف الوزن
00: 55: 50.18 ستكون علامة على التركيب شبه المحافظ. أجرينا هذه التجربة. ما نحصل عليه هو أن الحمض النووي يكاد يكون
00: 56: 01.21 ضوء خفيف حصريًا مما يعني أنه تحول من ثقيل إلى خفيف تمامًا في حدث تبديل واحد وهو ما
00: 56: 09.10 نتوقع ما إذا كان هذا يحدث بواسطة SDSA وليس ما تتوقعه إذا كان يحدث من قبل ما يسمى
00: 56: 15.19 آلية النسخ شبه المحافظ. التسلسلات أثقل قليلاً من الضوء بسبب جزء من التسلسلات
00: 56: 23.25 في الجزء الذي حللناه ليس من الضروري استبداله أثناء عملية الإصلاح ويبقى ثقيلًا
00: 56: 29.15 ولذا فإننا لا نحصل بالضبط على الحمض النووي الخفيف ولكن إذا كان خفيفًا جدًا لكان قد شوهد بشكل لا لبس فيه في المنتصف
00: 56: 38.09 وهو ليس كذلك. يخبرنا هذا أن كل الحمض النووي المركب حديثًا موجود في موضع المستلم. أود آخر مجموعة من الأسئلة
00: 56: 50.02 ترغب في التحدث معك هل لديك علاقة بمدى دقة عملية تكرار الحمض النووي؟ هذا ليس الحمض النووي الطبيعي
00: 56: 56.18 عملية النسخ المتماثل وليس من الواضح حتى ما إذا كانت الآلية العادية التي تراقب الأخطاء في النسخ المتماثل مستمرة
00: 57: 04.22 للعمل. هل يعمل إصلاح عدم التطابق في هذا السياق؟ كيف تعرف الخلية ، على سبيل المثال في هذه الحالة ، هذا
00: 57: 13.25 خصلة قديمة وهذه خصلة جديدة؟ كيف تحدد الخلية الخيوط القديمة والجديدة الضرورية للدقة
00: 57: 20.08 إصلاح عدم التطابق في حالة عدم وجود شوكة كاملة للنسخ المتماثل.
00: 57: 25.02 للإجابة على هذه الأسئلة ، أردنا أن نسأل كم مرة خلال عملية التبديل هذه ، هل نرى طفرات تنشأ أثناء هذه العملية؟
00: 57: 35.00 للقيام بذلك ، ومرة ​​أخرى هذا العمل غير منشور ولكن قد يتم نشره قريبًا ، كان علينا خداع نظام كتابة التزاوج حتى نتمكن من
00: 57: 47.28 تابع هذه الأحداث بدقة أكبر. للقيام بذلك ، استبدلنا تسلسل موضع المتبرع - HMR - بنسخة من جين uracil3
00: 57: 59.04 - جين اصطناعي - لم يُشتق من السكارومايس ولكن من خميرة ذات صلة تسمى kluyveromyces واتضح أنه
00: 58: 06.26 سأريكم أن هذا كان حظًا جيدًا بشكل لا يصدق. ربما فعلنا هذا لأننا كنا كسالى بعض الشيء لأن شخصًا ما كان لديه بالفعل
00: 58: 13.18 هذه التسلسلات ولكن إذا لم نستخدمها فلن نرى ما سأذهب إليه
00: 58: 17.12 لأخبرك أنه يمكننا رؤيته الآن. الشيء الجميل في هذا الترتيب هو أن
00: 58: 23.08 لم يتم التعبير عن هذه التسلسلات لأنها لا تزال تخضع لنفس آلية الإسكات التي يمتلكها المانحون عادةً و
00: 58: 31.26 لذا فإن الخلايا في البداية هي uracil ناقص. ثم نقوم بتشغيل HO وتبديل الخلايا وعندما يتم تبديلها يتم إحضار تسلسل الجين uracil 3
00: 58: 41.23 في موضع MAT ولكن الآن لا يوجد إسكات وهذه الخلايا هي ura plus ، ولكن بالطبع هذا يعني أنه يمكننا البحث عن المسوخ
00: 58: 49.29 لم يتم وضع ura plus هنا. لقد تبين أنها مقاومة لعقار يسمى حمض 5 فلوروتيك ولذا يمكننا اختيار اليوراسيل ناقص الخلايا التي تحتوي على
00: 59: 02.04 نشأت أثناء التبديل وتأكد من أن هذه المسوخات كانت جديدة - وأنها لم تكن موجودة مسبقًا في هذا القالب - يمكننا القيام بحيلة أخرى
00: 59: 13.08 واتضح أنه بمجرد إضافة النيكوتيناميد إلى الوسط ، فإن النيكوتيناميد هو مثبط لـ Sir2 هيستون ديستيلاز الذي أنا
00: 59: 22.03 المذكورة سابقًا وعندما تفعل ذلك ، لا يصبح موضع التزاوج الصامت صامتًا وفي ظل هذه الظروف الآن هذه التسلسلات أيضًا
00: 59: 31.24 حيث سيتم نسخ هذه التسلسلات واتضح أن هذه الخلايا تصبح uracil plus مرة أخرى لأن المتبرع ليس كذلك
00: 59: 39.03 تم تغييره ، حيث تم تغيير نسخة جين اليوراسيل التي جاءت في MAT. اتضح عندما نفعل هذا ما نراه هو حوالي ألف
00: 59: 50.16 زيادة في مستوى الطفرات بالنسبة لتلك التسلسلات نفسها التي تخضع للطفرات فقط عن طريق التكرار وسألخص فقط
01: 00: 00.24 بالنسبة لك ما وجدناه حتى الآن وسأريكم مثالًا سريعًا حقيقيًا. زيادة الألف أضعاف في الطفرة
01: 00: 10.16 المعدل هو إصلاح عدم التطابق بشكل مستقل ، ولا يبدو أن آلية إصلاح عدم التطابق تعرف كيفية العمل في هذا السياق ، واتضح أنهما كلاهما
01: 00: 19.22 يعتمد على بول دلتا أو بول إبسيلون. لقد ذكرت من قبل أننا نود معرفة ما إذا كان pol epsilon يعمل في الغالب أم أن pol delta يعمل في الغالب
01: 00: 28.02 نجحنا ومن المثير للاهتمام أن ما وجدناه هو أن كلاهما يعمل حتى في هذا السياق لأن لدينا طفرات معرضة للخطأ
01: 00: 35.26 وكلا الطفرات المعرضة للخطأ لبول إبسيلون أو بول دلتا تغير معدل الطفرة في هذا النظام. أهم شيء أعتقده هو
01: 00: 45.02 أن الطفرات التي نراها لها نوع من التوقيع. إنها تختلف نوعياً عن الطفرات التي نراها في الحمض النووي الطبيعي
01: 00: 53.10 النسخ المتماثل وعلاماتها المميزة هي ثلاثة ، أو واحدة حسب الطريقة التي تنظر إليها. كلها أمثلة على ما نسميه القفز بالقالب أو
01: 01: 04.19 تبديل القالب ، أبسطها هو ناقص إزاحة إطار واحد في دورات قصيرة من نفس التسلسل. ثم هناك إصدارات أكثر تطرفًا
01: 01: 15.02 والتي تسمى الطفرات شبه المتناظرة التي سأعرضها لك باختصار شديد ، وفي النهاية هناك قفزات مذهلة بين
01: 01: 21.28 قوالب على كروموسومات مختلفة. هذه هي الأحداث التي لم نكن لنشهدها أبدًا إذا قمنا بهذه التجارب بطريقة مختلفة.
01: 01: 28.18 لست بحاجة إلى الالتفات إلى تفاصيل ذلك. الأشياء الموجودة فوق السطر هي استبدالات أساسية ، لذلك على سبيل المثال ، هذا هو الحرف C
01: 01: 39.13 يتغير إلى T وقاموا بذلك مرتين في تجربتين مستقلتين. بعض هذه الطفرات غير منطقية لذا لديك ما تريد
01: 01: 49.00 يكون U الآن إنهاء UAG لهذا البروتين في ترجمته. العناصر الموجودة أسفل السطور هي عمليات الحذف أو تغيير الإطارات ولا توجد زيادات
01: 02: 01.28 ولكن لديك الكثير والكثير من الحالات التي تصبح فيها ثلاثة تسريبتين أو في هذه الحالة بالأسفل هنا أربعة وحدات تحكم تصبح ثلاثة سي. هذا حار
01: 02: 12.27 بقعة لسبب ما لأن هذا حدث تسع مرات بعد أول خمسين حدثًا ما نظرنا إليه. هناك البعض الآخر
01: 02: 20.17 أمثلة كلاسيكية لـ - آسف ، فقط لإعادة التأكيد إذا نظرت في طفرات عفوية ، نصفها فقط في نواقل متجانسة النوكليوتيد وكلاهما
01: 02: 32.28 انزياح الإطارات بالإضافة إلى عمليات تغيير الإطارات ناقصًا. كل هذه هي ناقص وكلها تحدث بشكل أساسي مع استثناء واحد في هذه الجرعات متجانسة النوكليوتيد.
01: 02: 42.12 هناك أيضًا المزيد من الأمثلة الكلاسيكية لتغيير الإطارات التي ظهر فيها بوليميريز الحمض النووي على ما يبدو ، ووصل إلى هذه النقطة ،
01: 02: 52.13 سقط ، وأعاد بدء النسخ بنفس التسلسل بالضبط لكنه يترك حذف 65 أساسًا.
01: 03: 00.10 هذه حالة بسيطة حيث يوجد نفس التسلسل مرتين: ATC. . . ATC وينتهي بك الأمر بنسخة واحدة من ATC.
01: 03: 09.14 تمثل كل هذه الحالات التي يكون فيها البوليميراز أساسًا
01: 03: 12.25 يجب الخروج من السجل ثم إعادة إنشاء السجل وإجراء بعض الطفرات. ثم هناك بعض الطفرات الأكثر تعقيدًا
01: 03: 22.15 التي تتضمن كلاً من استبدالات basepair وتغييرات إما إضافات أو حذف للتسلسل واتضح أن هذه كلها يمكن أن تكون
01: 03: 31.13 مفسرة بما يعرف بأحداث شبه متناظرة. شوهدت لأول مرة من قبل لين ريبلي وشوهدت في حالات أخرى من قبل
01: 03: 40.09 مختبر جيفري ستراثرن ، لكن ما يحدث هنا هو أن قطعة الحمض النووي المُصنَّعة حديثًا تبدو وكأنها تتساقط ، أو تُصلب ذاتيًا ، أو تبدأ في النسخ.
01: 03: 56.00 من الخصلة النازحة ولا يمكننا تحديد أيهما. لكن على أي حال ، يبدأ في نسخ نفسه ثم يعكس هذا و
01: 04: 07.02 يعود إلى الشيء الذي كان يجب أن يفعله وخلال هذا يؤدي إلى استبدالات وإدخالات basepair في وقت واحد
01: 04: 15.10 في تسلسل الحمض النووي ، وكلها مقولبة. لقد تم تشكيلها بواسطة هذه شبه المتناظرة ومرة ​​أخرى تكون نادرة جدًا في
01: 04: 24.04 طفرات عفوية. ثم أخيرًا أثناء تحليلنا لهذه التسلسلات اكتشفنا أنه في بعض الأحيان كان للتسلسلات في MAT تسلسلات
01: 04: 34.25 هنا باللون الأحمر الذي لا يأتي من جين Kluyveromyces على الإطلاق. اتضح أنهم أتوا من جين uracil3 لكن جين uracil3 هو ذلك
01: 04: 44.06 تحتوي السكريات عادةً على كروموسوم مختلف تمامًا ، على الكروموسوم الخامس ، وليس في موضع HMR
01: 04: 52.21 على الكروموسوم 3. هذا يمثل حالة حيث القالب - الحمض النووي المركب حديثًا - سوف ينفصل عن القالب ، يسقط ،
01: 05: 02.04 ثم ابحث عن شريك اتضح أنه 73٪ فقط متطابق على مستوى تسلسل الحمض النووي ، وابدأ في نسخ التسلسلات من هذا الأجنبي
01: 05: 11.01 الموقع ، وبعد القيام بذلك ، سيتعين عليه الآن الانفصال مرة ثانية والعودة إلى الموقع لإنهاء
01: 05: 19.24 لأن هذه هي الطريقة الوحيدة التي سنستعيد بها هذا الحدث في MAT. هذه أحداث رائعة وغير متوقعة حقًا ، حيث توجد دراماتيكية
01: 05: 27.15 القفز على هذا المنتج المركب حديثًا من كروموسوم إلى آخر من أجل التقاط تسلسلات من أجل إنهاء
01: 05: 37.20 حدث إصلاح الحمض النووي وهو بالتأكيد ليس شيئًا رأيناه في أحداث عفوية. السبب في أن هذه الأحداث هي من بعض
01: 05: 47.02 الاهتمام هو أن مختبر Jim Lupski في Baylor كان مهتمًا جدًا مؤخرًا بما يسمى اختلافات رقم النسخ في الأمراض البشرية المختلفة
01: 05: 56.22 ويبدو أن هذه الاختلافات في عدد النسخ تتضمن حالات تتوقف فيها آلية استنساخ الحمض النووي عن النسخ ، كما ينبغي أن تكون ، على طول
01: 06: 05.11 بهذه الطريقة ، يسقط ، ثم يعود وينسخ بعض التسلسلات ، يسقط مرة أخرى ، ينسخ بعض التسلسلات ، يسقط مرة أخرى ، وينسخ بعضها
01: 06: 14.20 تسلسلات أخرى تكون على مسافة كبيرة من بعضها البعض. جميع التقاطعات المتضمنة في هذه الأحداث لها مساحة صغيرة جدًا
01: 06: 23.26 عدد الأزواج الأساسية - علم الميكروهومولوجيا - وهذا بالضبط ما رأيناه في الحالة التي أظهرتها لكم في حالة MAT حيث حصلنا على
01: 06: 32.05 يقفز مرة أخرى من Kluyveromyces uracil3 إلى saccharomyces uracil3 باستخدام أعداد صغيرة جدًا من basepairs عند التقاطع من أجل القفز للخلف
01: 06: 42.04 وما بعدها ولذا فنحن مهتمون جدًا بفهم كيفية حدوث هذه الأحداث لأننا نعتقد أن لدينا نظامًا نموذجيًا الآن ندرسه
01: 06: 51.03 توسطت هذه الجسيمات الدقيقة في الأحداث سواء أكانت تعطل التكرار المستحث كما يعتقد مختبر Luskpi ، أو ما إذا كانت أحداث SDSA
01: 07: 00.09 كما نتخيل أنها قد تكون شيئًا يتعين علينا حله ولكن يمكننا الآن استخدام نظام Saccharomyces هذا كطريقة للنظر إلى هذه
01: 07: 08.10 أنواع القفزات المفاجئة للقالب التي يبدو أنها تحدث أثناء عملية الإصلاح. مرة أخرى فقط لتلخيص هذا الجزء ،
01: 07: 18.12 ما نراه هو أن هناك معدل مرتفع جدًا من الطفرات المرتبطة بإصلاح الحمض النووي وأن أحداث إصلاح الحمض النووي هذه لها نوع من
01: 07: 27.07 توقيع جديد يخبرنا أن عملية إصلاح الحمض النووي أقل معالجة من العملية العادية لتكرار الحمض النووي. أخيرًا ، أنا
01: 07: 40.13 سيقول بضع كلمات حول كيف يمكننا توسيع هذا النظام خارج سياق MAT لطرح أسئلة في سياق أوسع و
01: 07: 50.16 أول شيء قمنا به هو ببساطة إزالة متواليات المتبرع واستخدام نسخة أخرى من MAT ولكن على كروموسوم آخر كمتبرع.
01: 08: 00.23 الآن لم يعد هناك إسكات. هذا لا يتضمن HML أو HMR ، إنها مجرد نسخة أخرى من MAT وكما ذكرت في السابق
01: 08: 09.29 محاضرة كانت هناك سلسلة من اختلافات موقع التقييد بين المتبرع والمتلقي بحيث إذا حدث الإصلاح
01: 08: 18.12 بين الكسر الذي تم إجراؤه في MAT والمتبرع على كروموسوم مختلف وإذا ارتبطت هذه مع تقاطع ، فسنحصل على زوج جديد
01: 08: 27.27 من أجزاء التقييد ، أحدها معروض هنا ، والذي يخبرنا أنه يتم إنتاج بعض عمليات الانتقال أثناء هذا
01: 08: 37.04 عملية إصلاح الكسر المزدوج. كما تم توضيحه أو استنتاجه من خلايا الثدييات ، إذا أخذت بروتين بلوم
01: 08: 50.25 وهو ما يسمى Sgs1 أو Topoisomerase 3 ، ثم يجب أن يكون المرء قادرًا على منع تقاطعات Holliday المزدوجة من أن تكون مذابة ويجب أن يكون هناك
01: 09: 02.27 لزيادة في المنتجات المتقاطعة وهذا ما نراه حقًا إذا أزلنا Sgs1 أو Top3 أو المتحول المزدوج ، فهناك عدد كبير
01: 09: 13.28 زيادة في هذه المنتجات المتقاطعة. ما يعنيه ذلك ، كما نعتقد ، هو أن Sgs1 و Top3 يشتملان في بعض الأحيان على آلية إصلاح
01: 09: 25.07 وهي ليست SDSA ولكن الآلية الأخرى التي ذكرتها ، آلية إصلاح تقاطع Holliday المزدوج لأن تلك الآلية
01: 09: 32.19 يمكن أن تؤدي إلى عمليات الانتقال ويتم هزيمة عمليات الانتقال هذه إذا قام Helicase Sgs1 وما يرتبط به من topoisomerase بإذابة تلك المركبات الوسيطة
01: 09: 45.11 عن طريق فكها بحيث يتم العثور عليها عادةً كمنتجات غير متقاطعة. إذا أزلنا Sgs1 أو إذا أزلنا Top3
01: 09: 54.25 الآن ما نراه هو أن هناك زيادة في عمليات الانتقال وهذا يخبرنا أن بعضًا من الإصلاح على الأقل لا يحدث بواسطة SDSA
01: 10: 04.11 ولكن بنوع من آلية تقاطع هوليداي المزدوجة. هذا ما عرضته عليكم للتو ولكن يمكننا المضي قدمًا قليلاً لأنه هناك
01: 10: 16.00 هي مروحيات أخرى إلى جانب Sgs1 تلعب دورًا في الإصلاح ولذا نظرنا إلى كل هذه مرة أخرى ، تم تنفيذ الكثير من هذا العمل إما عن طريق
01: 10: 27.27 جريج إيرا عندما كان في مختبري أو بعد ذلك عندما كان في مختبره في بايلور. هنا ما نراه هو أن هناك طائرتان مروحيتان أخريان
01: 10: 37.28 والتي تغير أيضًا نسبة عمليات الانتقال إلى غير عمليات الانتقال. إن طائرة الهليكاز المعروفة باسم Mph1 إذا ضربناها لها تأثير كبير
01: 10: 48.12 زيادة مستوى عمليات الانتقال وإذا قمنا بعمل طفرة مزدوجة باستخدام Sgs1 و Mph1 ، فإن مستوى التقاطع يرتفع في الواقع أعلى.
01: 10: 57.17 ثم هناك بروتين آخر يسمى Srs2 والذي يبدو أيضًا أنه يغير النسبة بين عمليات الانتقال وغير المتقاطعة ولكن في الواقع
01: 11: 08.09 مع Srs2 ما اكتشفناه هو أنه نوع من الاستنتاج المضلل لأن Srs2 لا يزيد في الواقع عدد المنتجات
01: 11: 19.08 التي هي في الواقع تقاطعات لكنها تدمر بطرق لا نفهمها - غياب Srs2 يدمر القدرة على التعافي
01: 11: 28.07 العديد من المنتجات غير المتقاطعة من الخلية. لذا فإن الكفاءة الكلية للإصلاح تنخفض كثيرًا في جزء تلك الأحداث المرتبطة
01: 11: 37.27 مع بقاء عمليات الانتقال ثابتة وبالتالي يبدو أن هناك زيادة في العبور ولكن هذا في الحقيقة لسبب مختلف.
01: 11: 45.05 إذا أخذنا كل هذه الاستنتاجات معًا ، فيمكننا البدء في الحصول على صورة لما تفعله هذه الطائرات الثلاث وتعطينا أفضل بكثير
01: 11: 55.20 صورة حقيقية لما يحدث عندما تعاني الخلية من كسر مزدوج في حبلا. ما نعتقده الآن هو أن هناك كسرًا مزدوجًا ،
01: 12: 02.23 يبدأ في التصرف من خلال نوكليازات خارجية وحتى بواسطة Rad51 ويبدأ في القيام بنوع من عملية تبادل الخيوط ولكن هناك
01: 12: 13.23 يجب أن يكون قرارًا: هل سينزل في مسار تقاطع Holliday المزدوج ، أم أنه سينزل في مسار SDSA هذا.
01: 12: 23.11 يبدو أن Mph1 يلعب دورًا حاسمًا في تقرير أن هذا سيكون غير مستقر
01: 12: 30.13 حلقة D حيث ستفكك الحمض النووي المركب حديثًا
01: 12: 34.19 مع تقدمه وأن هذا سيدفع الأشياء إلى هذا المسار. عندما تقوم بسحب Mph1 ، تسير الأشياء في هذا المسار وتزداد عمليات الانتقال.
01: 12: 45.11 إذا قمت بضرب Sgs1 ، فإن الأشياء تسير بالفعل في هذا المسار ولكن الآن لا يمكن حلها على أنها ليست عمليات انتقال و
01: 12: 53.05 تزداد عمليات الانتقال أكثر من ذلك ، ولكن إذا أزلت Srs2 ، فإن الخلايا ملتزمة بهذا المسار - معظمها - تلك التي تنخفض
01: 13: 03.18 هذا المسار سيؤدي إلى عمليات الانتقال لكن الآن الرجال
01: 13: 07.07 الذين يبدأون في السير في هذا المسار في الغالب يموتون فقط ولا نعرف لماذا يموتون.
01: 13: 12.11 في مكان ما خلال هذه العملية فشلوا في إكمال العملية ولا نقوم باستعادتها كمنتجات إصلاح
01: 13: 21.10 لكننا لا نعرف حتى الآن كيف يحدث ذلك. أخيرًا ، هناك منافسة بين
01: 13: 32.06 آليتان مختلفتان لتحويل الجينات ، بين تقاطع هوليداي المزدوج
01: 13: 39.10 آلية و SDSA الآن سأخبركم أن هناك أخيرًا منافسة بين آليات تحويل الجينات
01: 13: 46.04 وكسر النسخ المتماثل المستحث. حقًا كل هذه الأشياء تحدث في الخلية في نفس الوقت وتحتاج الخلية إلى طريقة لاتخاذ القرار
01: 13: 54.02 أي من هذه الأشياء يجب أن يفعلها في أي لحظة.
01: 13: 56.28 لذا من الواضح أن الاختلاف بين التحويل الجيني والتكرار الناجم عن الكسر هو ذلك
01: 14: 02.16 في هذه الحالة ، يشترك كلا الطرفين في نفس القالب ويقومان ببعض التصحيح
01: 14: 06.10 لتخليق الحمض النووي الجديد بينما في التكاثر الناجم عن الكسر
01: 14: 09.28 تتدخل إحدى النهايتين وتبدأ في التركيب والأخرى لا تتدخل لأي سبب من الأسباب. اكتشفنا،
01: 14: 19.26 وسيصبح هذا مهمًا في كيف يمكنني أن أوضح لك الفرق ، وأن هذه الأحداث ، وأحداث النسخ المتماثل التي يسببها الكسر تعتمد على
01: 14: 29.08 الوحدة الفرعية لدلتا القطب غير الأساسية تسمى Pol32. هذه الأحداث ، الأحداث في SDSA ، لا. قررت Suvi Jain التي كانت طالبة دراسات عليا في المختبر
01: 14: 40.12 لإعداد اختبار لكيفية معرفة الخلية حقًا بالفرق بين إجراء التحويل الجيني وكسر التكاثر المستحث والشجاعة الأساسية
01: 14: 50.18 من هذه التجربة موضحة هنا. أقامت استراحة داخل جين يسمى Leu2 على الكروموسوم الخامس وقدمت نموذجًا
01: 15: 00.26 لذلك مثل جين Leu2 آخر على الكروموسوم الثالث ، وبالتالي عند حدوث الكسر ، يمكن استخدامه كقالب للقيام بتحويل الجينات وإصلاحه
01: 15: 11.27 هذا الكسر وهذا لا يغير ترتيب كل العلامات في هذا الكروموسوم. النسخة المعاكسة المتطرفة
01: 15: 19.19 من هذا أنه بعد حدوث الاستراحة ، لا يمكن العثور إلا على تماثل إلى جانب واحد من الكسر ، وبالتالي لا يوجد لدى الخلية الآن طريقة لإجراء التحويل الجيني
01: 15: 29.24 يمكنه فقط القيام بفصل النسخ المتماثل المستحث ونتيجة لذلك تقوم بنسخ جميع التسلسلات الموجودة في القالب من هنا حتى النهاية
01: 15: 39.13 وتفقد أيضًا كل التسلسلات التي كانت على الطرف الآخر من الكروموسوم المكسور لأنه لا يوجد مكان لهم للذهاب إليه ونحن
من الواضح أن 01: 15: 47.07 أعد هذا بطريقة يمكن الاستغناء عن تلك التسلسلات. في نهاية الاستنساخ الناجم عن الاستراحة ، لديك نسختان من هذه النسخ
01: 15: 55.06 تسلسل ولا يوجد نسخة من هذه التسلسلات بينما في التحويل الجيني هناك نسخة واحدة من كل منها وكان هناك رقعة صغيرة
01: 16: 02.12 لتخليق الحمض النووي الجديد. طرح Suvi سؤالًا مثيرًا للاهتمام وهو ما هي النقطة التي تغفل فيها آلية غزو الخيوط عن الحقيقة
01: 16: 12.26 أن كلا الطرفين يحاولان العمل على نفس القالب. هنا . . . هي حالة تكون فيها نهايات القالب قريبة جدًا من بعضها البعض
01: 16: 28.17 وهكذا بدأت في دفع الأطراف أكثر فأكثر عن طريق إضافة المزيد من متواليات الحمض النووي
01: 16: 33.19 بين تسلسل LE و U2 وسأل كيف سيؤثر ذلك على الطريقة التي ستصلح بها هذه الخلايا؟
01: 16: 41.05 أول شيء اكتشفته هو أن القابلية للحياة استمرت في التدهور
01: 16: 45.14 نحو المستوى الذي نراه مع التكرار الناجم عن الانقطاع حيث أصبحت هذه التسلسلات متباعدة أكثر وأكثر والشيء الثاني
01: 16: 53.06 التي اكتشفتها كانت أن نتائج هذا الإصلاح بشكل متزايد كانت تلك التسلسلات
01: 17: 00.28 هنا والتي تتميز بمقاومة الهيغروميسين مفقودة.
01: 17: 04.24 هذه هي التسلسلات التي يمكن أن نخسرها وتضيع لأن الخلايا تتجه بشكل متزايد من إجراء التحويل الجيني
01: 17: 11.24 إصلاح نحو القيام بالكسر الناجم عن النسخ المتماثل. عندما نظر Suvi بعد ذلك إلى هذا الأمر أكثر من خلال القيام بالحركية من خلال النظر إلى متى كان التوليف الجديد
01: 17: 22.24 يبدأ ومرة ​​أخرى هذه واحدة من تلك الاختبارات التي لا تنظر فيها إلى إكمال العملية ولكن فقط عندما ترى الأول
01: 17: 31.06 50 نيوكليوتيدات لتخليق جديد ولذا يوجد جهاز PCR تمهيدي في هذه المساحة الصغيرة ، يوجد جهاز PCR تمهيدي على الجانب الآخر من LE وبمجرد حدوث ذلك
01: 17: 41.09 انضموا معًا إلى غزو الخيوط وبداية تخليق DNA جديد ، هذا ما يتم قياسه في الأسفل.
01: 17: 47.18 كانت النتائج مذهلة بشكل مذهل. . . حتى عندما يكون هناك فجوة 1.2 كيلو بايت بين هذه التسلسلات ، فإن حركية هذه العملية تكون سريعة جدًا
01: 18: 01.21 وكاملة جدًا ، ولكن إذا دفعت التسلسل بعيدًا عن بعضهما البعض ، تتغير الخواص الحركية تمامًا. لا يقتصر الأمر على انخفاض الكفاءة ،
01: 18: 11.03 هم بطيئون في البدء ولديهم نوع مختلف تمامًا من الحركية مما يشير إلى أنهم غيروا آليتهم.
01: 18: 18.11 نحن نعلم أن هذه العملية الحركية البطيئة مميزة للكسر الناجم عن النسخ المتماثل ولإظهار ذلك بشكل أكبر ، طرقت Suvi
01: 18: 27.01 من جين Pol32 في هذه التركيبات وما تراه هو بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى 2.5 كيلو بايت
01: 18: 33.26 أو حتى 1.2kb ، هذه الأحداث تزداد بشكل متزايد ثم أخيرًا
01: 18: 40.13 يعتمد كليًا على Pol32 الذي نعتبره مؤشرًا على أن الخلايا في هذه المرحلة تقوم في الغالب بتحويل الجينات باستخدام SDSA
آلية 01: 18: 51.07 ولكن مع زيادة الفجوة بين هذه الأطراف إلى أبعد من ذلك ، هناك نوع من فقدان الفهم
01: 18: 58.17 من الطرفين بالنسبة لبعضهما البعض ثم يبدأ كل طرف بالتصرف كما لو كانت النهاية الوحيدة وتبدأ كل نهاية في القيام بفصل النسخ المتماثل المستحث
01: 19: 07.22 وهي عملية بطيئة وتعتمد على Pol32. قاد ذلك Suvi إلى فكرة أن هناك شيئًا يسمى a
01: 19: 16.27 نقطة تفتيش تنفيذ إعادة التركيب ، أن الخلية لديها بالفعل آلية لتقرير ما إذا كان
01: 19: 23.17 أو لا يحدث كلا طرفي غزو الخيوط في نفس الوقت
01: 19: 28.15 القالب قريب بما فيه الكفاية من بعضه البعض ، ولم أعرض لكم هذا ، بالاتجاه الصحيح. لقد انقلبت في الواقع حول بعض التسلسلات
01: 19: 36.08 وأظهروا أنهم يستطيعون الغزو لكنهم كانوا يشيرون في الاتجاه الخطأ. لا تعرف الخلية أن هذا مناسب لإجراء التحويل الجيني.
01: 19: 45.20 عندما تكون الأطراف قريبة من بعضها وتشارك في نفس القالب ، كل شيء يسير بسرعة نسبيًا. عندما يكونون بعيدين عن بعضهم البعض ،
01: 19: 52.27 يبدو الأمر كما لو أن كل طرف مستقل تمامًا. لا يوجد اتصال بين الطرفين ويتم الإصلاح بهذه الآلية الأخرى.
01: 20: 02.11 نعتقد أن هذا يجب أن يكون له علاقة بالإشارة بحكم كيفية توسيع حلقة الغزو هذه بحيث
01: 20: 11.08 يمكن تعشيق الطرف الآخر من نفس الهيكل لكننا لم نثبت ذلك في هذه المرحلة.
01: 20: 16.11 لماذا هذا مهم؟ نعتقد أن هذا مهم حتى تتجنب الخلية البعض
01: 20: 24.07 من عمليات إعادة ترتيب الكروموسومات التي تميز الخلايا حيث تحدث الأشياء السيئة.
01: 20: 30.22 الفكرة هي أنه إذا كان لديك كسر داخل تسلسل متكرر ، فيمكن لكل طرف من هذين الطرفين بشكل مستقل أن يبحث
01: 20: 40.09 لشريك وإذا ذهبت هذه النهاية إلى هذا الشريك ، لكن هذه النهاية تذهب إلى هذا الشريك ، فسيبدأون في إجراء نسخ متماثل مستحث بكسر
01: 20: 50.01 الأحداث التي من شأنها أن تؤدي إلى الكثير من عدم استقرار الكروموسومات وإعادة ترتيب الكروموسومات. الخلية قد بنيت في الواقع في نقطة تفتيش ،
01: 20: 58.20 طريقة لإبطاء هذه العملية بالقول "هل أنت متأكد من أنه من المستحيل القيام بغزو بحيث يكون كلا الطرفين على نفس الشيء
نموذج 01: 21: 06.06 حيث يتم تنفيذ بقية الحدث في الوقت المناسب نسبيًا؟ "نقطة تفتيش إعادة التركيب هذه هي وسيلة لمنع
01: 21: 15.07 كسر الاستنساخ المستحث عندما يكون حلًا سيئًا لمشكلة قابلة للذوبان. لكن بالطبع ، إذا لم يكن هناك حل للمشكلة ،
01: 21: 24.08 إجراء النسخ المتماثل المستحث بالكسر أفضل من عدم القيام بأي شيء وهذا ما تفعله الخلية بعد ذلك. هذا نوع من ملخص لما نحن فيه
01: 21: 35.00 شروط معرفة كيفية كسر حبلا مزدوج واحد وكيفية إصلاحه. الفواصل التي أدلى بها HO. لكن هناك الكثير من الأسئلة ،
01: 21: 42.27 بعضها موضح هنا. نحن لا نفهم حقًا كيف يتم البحث بواسطة خيوط Rad51. ماذا يحدث
01: 21: 50.23 داخل ذلك الخيط الصغير من أجل القيام بتبادل الخصلة؟ كيف يصطفون بشكل صحيح للعثور على تلك التسلسلات؟ على سبيل المثال ، إذا كان Rad51
01: 22: 01.20 خيوط مرتبطة بالحمض النووي وبقيت مرتبطة بإحكام بالحمض النووي ومسحها ضوئيًا لأعلى ولأسفل ، فستفقد جميع التماثلات التي كانت
01: 22: 08.09 في الاتجاه المعاكس. يجب أن يكون قادرًا على المضي قدمًا والبحث والفشل والسقوط والتقدم في اتجاه آخر للمحاولة مرة أخرى ، ولا نعرف شيئًا
01: 22: 17.29 حول كيفية حدوث هذه العملية بالفعل. نحن لا نفهم حقًا لماذا تستغرق آلية النسخ كل هذا الوقت
01: 22: 26.09 للتجمع عند النقاط التي سيحدث فيها تخليق DNA جديد. يستغرق التحويل الجيني عشرين دقيقة. على ما يبدو في كسر يسببها
01: 22: 35.23 يستغرق النسخ المتماثل عدة ساعات والسؤال هو "ما الذي يحدث خلال ذلك الوقت ولماذا يكون بطيئًا جدًا؟" نحن حقا لا نعرف
01: 22: 43.07 الإجابة على ذلك. نحن لا نفهم بعد على الإطلاق كيف يمكن أن يحدث غزو الخيوط في سياق النيوكليوزومات الموضعية ولكن من الواضح
01: 22: 53.18 الأمر كذلك والأكثر غموضًا هو أن نفهم بعد انتهاء إصلاح الحمض النووي ، وكيف يتم إعادة إنشاء الكروماتين ، وكيف يتم تكوين الجسيمات النووية
01: 23: 03.28 أعيدوا إلى الأماكن التي تم فيها إصلاح الحمض النووي؟ هذا آخر من هذه الألغاز التي لم نتمكن من حلها على الرغم من ذلك
01: 23: 14.24 سأقول أن لدينا ورقة بحثية حديثة تم نشرها تجادل بأن مرافقي الكروماتين AsfI و CafI يلعبون دورًا مهمًا في
01: 23: 25.09 إعادة إنشاء هذا الكروماتين لكن التفاصيل لا نعرفها. ثم هناك مسألة ما إذا كان النسخ المتماثل لا يتطلب طائرات MCM ،
01: 23: 35.23 كيف يتم فتح الحمض النووي على الإطلاق للإصلاح؟ لابد أن هناك بعض طائرات الهليكاز الأخرى لكننا لا نعرف ما هي. وأخيرًا ، إذا كان كل من
01: 23: 45.09 يحدث هذا بينما ترسل الخلية إنذارات وتقول "هناك ضرر هنا" وتمنع الخلايا من المرور عبر دورة الخلية
01: 23: 54.02 وهذا هو الحال ، كيف يتم إيقاف تشغيل هذه الإشارة في نهاية العملية حتى تتمكن الخلايا من استئناف تقدم دورة الخلية
01: 24: 02.10 ونحن نعلم أنه لا يكفي ببساطة أن نكمل قطع الحمض النووي. هناك آلية حقيقية تعمل على إيقاف تلف الحمض النووي
01: 24: 12.01 نقطة تفتيش ولكن هذا سيكون موضوع محاضرة أخرى وهذه المحاضرة ، على ما أعتقد ، قد انتهت. شكرا جزيلا.

  • الجزء 1: آليات إصلاح الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب

المحاضرة 16: الحمض النووي المؤتلف 2

قم بتنزيل الفيديو من iTunes U أو Internet Archive.

المواضيع التي تمت تغطيتها: الحمض النووي المؤتلف 2

المدربون: البروفيسور إريك لاندر

المحاضرة 10: Molecular Biolo.

المحاضرة 11: Molecular Biolo.

المحاضرة 12: Molecular Biolo.

المحاضرة 13: تنظيم الجينات

المحاضرة 14: Protein Localiz.

المحاضرة 15: الحمض النووي المؤتلف 1

المحاضرة 16: الحمض النووي المؤتلف 2

المحاضرة 17: الحمض النووي المؤتلف 3

المحاضرة 18: الحمض النووي المؤتلف 4

المحاضرة 19: دورة الخلية / الإشارة.

المحاضرة 26: الجهاز العصبي 1

المحاضرة 27: الجهاز العصبي 2

المحاضرة 28: الجهاز العصبي 3

المحاضرة 29: الخلايا الجذعية / استنساخ.

المحاضرة 30: الخلايا الجذعية / استنساخ.

المحاضرة 31: Molecular Medic.

المحاضرة 32: Molecular Evolu.

المحاضرة 33: Molecular Medic.

المحاضرة 34: الإنسان متعدد الأشكال.

المحاضرة 35: الإنسان متعدد الأشكال.

صباح الخير. لذا ، سنرى ما إذا كان صوتي عالقًا خلال هذه المحاضرة اليوم.

إنها ضحية لكونك في Foxborough أمس ، ثم سهر إلى وقت متأخر لمشاهدة مباراة Red Sox.

بشكل عام ، يبدو أن كلاهما قد نجحا ، لكن صوتي كان ضحية للأحداث.

لذا ، سنرى. لكنني سأبدو أكثر خدشًا من المعتاد.

لذا ، كم منكم ظل حتى نهاية المباراة الليلة الماضية؟

حسنًا ، في المرة الأخيرة ، تحدثنا عن فكرة استنساخ الحمض النووي ، لإنشاء مكتبات من الجزيئات.

ومرة أخرى ، أعتقد أن هذا مجرد واحد من أكثر الاختراعات ذكاءً لأنه طريقة جديدة تمامًا للتفكير في تنقية الجزيئات.

بدلاً من تنقية الجزيئات ، عن طريق فصلها بناءً على خصائصها الكيميائية الحيوية ، يتم تنقية الجزيئات عن طريق تخفيفها إلى مكونات فردية ، ثم تضخيم كل نسخة احتياطية من مصدرها الخاص. إنها حقًا فكرة جميلة حقًا.

وللتغلب عليها ، نأخذ ، على سبيل المثال ، الحمض النووي البشري ، أو يمكننا أن نأخذ دنا دروفسيلا ، أو يمكننا أن نأخذ الحمض النووي للخميرة ، أو يمكننا أخذ أي حمض نووي آخر نشعر به.

نقوم بتقطيعه بطريقة ما باستخدام إنزيم تقييد.

سنستخدم إنزيم التقييد المفضل لدينا هنا ، echo R1 ، الذي يقطع جانبًا متحديًا ، GAATTC. نحن نأخذ ذلك. نضيف إدخالنا DNA. يشار إلى هذه بإدخالات لأنها سيتم إدخالها في البلازميد. نأخذ ناقل بلازميد.

ناقل البلازميد هنا عبارة عن قطعة من الحمض النووي تحدث بشكل طبيعي ، على الرغم من تعديلها في بعض الأحيان ، والتي تمتلكها البكتيريا والتي تأخذ أصلًا من التكرار الذي يسمح لها بالنمو بشكل مستقل عند وضعها في خلية بكتيرية ، وهي علامة قابلة للتحديد.

العلامة القابلة للتحديد ، على سبيل المثال ، مقاومة الأمبيسلين ، أو بعض المقاومة الأخرى ، نضيفها ثم نقوم بإغلاق قطع الحمض النووي باستخدام إنزيم ligase. ينضم Ligase وينضم لإنتاج جزيئات من هذا النوع لنا. نصنع زليونات منهم بالتوازي في أنبوب اختبار واحد. ثم نقوم بتحويلها عن طريق إضافة هذه الجزيئات إلى الخلايا البكتيرية التي تم تجهيزها بشكل مناسب للتحول ، أي أن أغشيتها تمت معالجتها بطريقة تجعلهم أكثر عرضة لامتصاص أجزاء من الحمض النووي. ثم نضعها على طبق بكثافة بحيث يتم فصل الخلايا البكتيرية الفردية جيدًا عن بعضها البعض. يمكنك تجربة مجموعة من الكثافات المختلفة حتى تحصل على واحدة بشكل صحيح.

وأنت تتركهم يكبرون. وكل مستعمرة هنا ، كما ناقشنا ، هي سليل خلية بكتيرية واحدة ، تحمل بشكل مثالي بلازميد واحد.

وهذا البلازميد المنفرد ، نعلم أنه يحمل بلازميدًا واحدًا لأننا كنا أذكياء بما يكفي لوضع الأمبيسلين أو علامة أخرى قابلة للاختيار على هذه اللوحة. وهكذا ، فإن البكتيريا التي التقطت البلازميد هي فقط البكتيريا المقاومة للأمبيسيلين. وها أنت ذا.

هذا يسمى مكتبة. وفي نهاية اليوم ، قد يكون لديك مكتبة تحتوي على لوحة واحدة من الحيوانات المستنسخة أو مكتبة تحتوي على مئات الألواح المستنسخة. سنرى كيف نستمر خلال هذا. الآن ، سألني عدد قليل من الناس في نهاية المحاضرة الأخيرة ، حسنًا ، حسنًا ، ولكن ماذا عن التفاصيل.

هل حقا ستعمل هكذا؟ كيف لا يتم إغلاق بعض جزيئات البلازميد هذه تلقائيًا بواسطة ligase؟ لماذا يوجد دائمًا ملحق في البلازميد؟

ما هو الجواب على هذا السؤال؟ آسف؟ لا توجد إجابة لأنه في بعض الأحيان قد يغلق ligase هذا الجزيء.

الآن ، سيكون هذا أمرًا مؤسفًا لأنه سيعني أن مجموعة من الأشياء في مكتبتك تحتوي على المتجه دون أي إدراج.

إذن ، هذه تفاصيل ، ولكن على مدار سنوات ، توصل أخصائيو الحمض النووي المؤتلف إلى الكثير من الحيل اللطيفة لإنشاء مكتبات أفضل وأفضل. سأعطيكم مثالاً على أنواع الأشياء. تذكر أنه من أجل ربط الحمض النووي ، كان لدينا هنا خمسة أعداد أساسية. لدينا مجموعة فوسفات هنا ، ثلاثة فوسفات هيدروكسيل أولية هنا ، خيط مزدوج من الحمض النووي هنا. لدينا فوسفات هنا. لدينا هيدروكسيل هنا ، فوسفات خمسة ، وثلاثة أولي.

إذا كان ligase سيظهر ، فقد اتضح أن ligase يحتاج إلى الفوسفات هناك من أجل إغلاقه وصنع سلسلة.

لذلك ، على سبيل المثال ، افترض أننا رتبنا أن ناقل البلازميد لا يحتوي على فوسفات في طرفيه. ثم لن يكون ligase قادرًا على إعادة ختم ناقل البلازميد. هذه خدعة لطيفة.

هذا مجرد طبخ ، لكني أعطيك فكرة عن نوع حيل الطهي التي نستخدمها في كل هذا. لذلك ، من الناحية المثالية ، قد ترغب في إنزيم يمكنه إزالة مجموعات الفوسفات من نهاية الحمض النووي. كيف ستبتكر مثل هذا الإنزيم؟

موجود بالفعل هو الجواب على كل هذه الأسئلة.

والبكتيريا لديها مثل هذا الإنزيم الذي يمكنه إزالة مجموعات الفوسفات.

لذا ، فقط قم بإزالة مجموعات الفوسفات. وبالطبع يتم تطوير هذه الإنزيمات بواسطة البكتيريا لأنها تحتاجها في سياق عملية التمثيل الغذائي للحمض النووي. وماذا تعتقد أن الإنزيم يسمى؟ Phosphotase ، بالطبع. هذا ما يحدث ، استخدم phosphotase ، وأنت تتعامل مع ذلك ، ولا يتم إحكامه احتياطيًا. الآن ، سيقول لي أحدهم ، حسنًا ، حسنًا ، لكن الآن لدي ناقلتي هنا ، وليس لدي فوسفات عليه ، وهذا هو ناقل الحمض النووي الخاص بي. وبعد ذلك ، حصلت على إدخال الحمض النووي الخاص بي ، وآسف ، أدخل الحمض النووي هنا ، يحتوي على هيدروكسيل هنا وفوسفات هنا. لذلك ، لا يحتوي الناقل على الفوسفات. ولكن ، عندما يريد ligase إرفاق ملحق ، فإنه يحتوي على فوسفات هنا ولكن ليس هنا. ماذا سيحدث؟ حسنًا ، اتضح أن الليجاز سيغلق هذا لأنه يحتوي على فوسفات ، لكنه سيترك هذا مفتوحًا. الآن ، هل هذه مشكلة؟

اتضح ، إذا قمت فقط بتحويلها إلى بكتيريا مع وجود تلك الفتحة الموجودة على خيط واحد ولكن ليس كلا الخيطين ، فإنها لا تزال دائرة مغلقة تساهميًا على أحد خيوطها. ستقوم البكتيريا بإصلاحه. لذلك ، يمكنك الاستفادة من آليات إصلاح الحمض النووي للبكتيريا لإلقاء الجزيء في مكان مغلق على حبلا واحد والسماح لآلية إصلاحه بكل هذه الحيل التي نلعبها لصالحنا.

سأل شخص آخر بعد الحصة الدراسية ، ماذا يحدث إذا كان الجين الذي أهتم بدراسته يمتلك ، ها هو جيني دعنا نقول أنني مهتم بالدراسة. أنا آخذ الحمض النووي البشري. لقد قطعته باستخدام echo R1. لذلك ، قمت بقصها في جميع مواقع الصدى.

حسنًا ، جولي ، ماذا يحدث إذا حدث أن جيني يحتوي على موقع صدى فيه؟ ثم سيتم تقطيع الجيني إلى جزأين.

أليس هذا سيئا؟ ماذا أفعل حيال ذلك؟

هل أعرف مسبقًا ما إذا كان الجيني لديه موقع صدى؟ حسنًا ، لا ، لا أفعل ، لأنني لا أعرف ما هو الجيني.

أنا أقوم بإنشاء مكتبة لكل شيء في الجينوم.

لذلك ، ستحصل عليه بعض الجينات ، والبعض الآخر لن يكون كذلك. وقد لا أعرف الجين الذي أبحث عنه. فكيف أتجنب ذلك؟ آسف؟

أوه ، لقد جربت إنزيمًا آخر. لقد جربت BAM واللغة الهندية ، وأنشأت مكتبة تحتوي على إنزيمات مختلفة. هذه طريقة واحدة. انه يعمل انها تعمل. طريقة أخرى ، فقط لإعطائك فكرة عن مدى سرعة علماء الأحياء الجزيئية مع هذا.

من المفترض أنه عندما نضيف echo R1 ، فإننا لا ندع رد الفعل يكتمل. لنفترض أننا قمنا بتشغيل التفاعل في ظل ظروف يكون فيها غير فعال إلى حد ما ، وبدلاً من التمكن من شق كل موقع صدى ، في المتوسط ​​، فإنه يشق ، على سبيل المثال ، واحدًا من كل ثلاثة مواقع صدى. تستطيع فعل ذلك.

لذلك ، هذا يعني أنه يمكنك الترتيب فقط من خلال ظروف رد الفعل الخاصة بك في المتوسط ​​لتقسيم بعضها بشكل عشوائي دون البعض الآخر.

وتسمى هذه عمليات الهضم الجزئي. لذلك ، اتضح أن جميع أنواع الأشياء التي سألني عنها الناس بعد ذلك ، كنت سعيدًا جدًا لأن الناس كانوا يفكرون فيها هل سينجح هذا حقًا؟ هناك حيل للالتفاف حول كل ذلك ، وهناك كتاب كامل من البروتوكولات حول ما إذا كنت تريد إنشاء مكتبة حقًا ، حقًا ، بعناية ، كيف ستفعل ذلك ، وكيف تتأكد من عدم إغلاق المتجه مرة أخرى ، كيف تتأكد من عدم قطع كل موقع باستثناء المواقع العشوائية وأشياء من هذا القبيل. وكلها تعتمد على الكثير من الإنزيمات والأشياء التي اخترعتها البكتيريا بالفعل.

لذا ، سأضعها على أنها نصائح للطبخ.

هذه ليست بالضرورة حقًا ، لا يهمني ما إذا كنت تعرف التفاصيل أم لا ، بل هناك طرق 15 كاملة ، 20 عامًا لإنشاء أفضل المكتبات الممكنة.

ولذا ، من المعتاد الآن أن تكون قادرًا على إنشاء مكتبات جيدة.

حسنًا ، بعد إنشاء مكتبة ، فإن التحدي يكمن في العثور على نسختك. كيف تجد استنساخك ، استنساخ الفائدة. لذلك ، أحتاج إلى وصف عدد من الطرق التي يستخدمها الأشخاص للعثور على نسخة من الاهتمام. وهنا ، بالطبع ، حتى هذه النقطة ، يمكن أن يكون الحمض النووي DNA حمار وحشي ، ويمكن أن يكون الحمض النووي البشري و DNA الخميرة ، ويمكن أن يكون شيئًا مثل إنزيم الأرجينين ، أو هذا ، أو ذاك.

لكن علينا الآن أن نكون محددين. لذا ، لنفترض أننا نعود إلى مشكلة تحدثنا عنها من قبل ، على سبيل المثال ، التغذية المساعدة لعنصر غذائي.

لذا ، لنفترض أن لدي بكتيريا ، ربما حتى الإشريكية القولونية نفسها ، حيث قمت باختيار المسوخات المساعدة للأرجينين.

لذلك ، فإن الأرجينين auxotrophs سوف تنمو على وسط غني ، لكنها لا تنمو في المتوسط ​​الأدنى. لكنهم سوف ينموون إذا أضفت أرجينين إلى تلك الوسيلة. إنهم لا ينمون لأن لديهم طفرة في الجين. نحن نعلم أنه جين لأننا عبرنا معًا النوع المتحور والنوع البري. نظهر أنه يمكننا تحديد هذا النمط الظاهري ليكون صفة متنحية.

يمكننا تعيينه في جينوم الخميرة من خلال إظهار ارتباطه بأنماط ظاهرية أخرى. كل هذا رائع. يمكننا القيام بعلم الوراثة الكلاسيكي ، مثل لا مندل ، ولا مورغان ، ولا ستورتيفانت.

لكن كيف سنجد الجين؟ كيف سنستخدم ، الآن ، أدواتنا الخاصة بالحمض النووي المؤتلف لنحصل فعليًا في أيدينا على قطعة الحمض النووي التي تشفر الجين المعيب في الخيط؟

لذلك ، لديك بكتيريا متحولة. لا يمكن أن يصنع أرجينين. لا يمكن أن تنمو في الحد الأدنى من المتوسط. في مكان ما هناك ، تعلم أن هناك طفرة في تسلسل الحمض النووي.

كيف يمكننا العثور عليه؟ ماذا علينا ان نفعل؟

هذا هو بيت القصيد من الحمض النووي المؤتلف ، لجعل هذه الفكرة المجردة ، توجد جينات ، تنقل كل هذا النوع من الأشياء ، ملموسة. كيف ستعثر عليه؟ أي من الأشخاص يود ذلك؟ آسف؟ قم بتشغيل هلام.

لذا ، آخذ الحمض النووي ، وأقطعه ، وأقوم بتشغيل مادة هلامية.

لدي كل الحمض النووي من البكتيريا شمير (كذا).

وفي مكان ما في هذا الشمير يوجد الجين. لذلك ، آخذ الحمض النووي الطبيعي من البكتيريا الطبيعية. أنا آخذ DNA متحور.

يختلف أحد النوكليوتيدات في الحمض النووي الطافر. لقد نفذتهم ، وأؤكد لكم أنهم يبدون مثل شمير.

إنه مجرد جزء كبير من الحمض النووي. من الصعب رؤية اختلاف نيوكليوتيد واحد من أصل 4 ملايين نيوكليوتيد.

تقول إي كولاي ، كيف سنحصل على ذلك؟

هذا جيد. نحن نفكر عمليا هنا.

ماذا بعد؟ آسف؟ آسف؟ قطع عنه. أفترض أنها أرادت تقطيعه ونفد الجل. لا يزال يبدو وكأنه شمير. ننسى الجل. قطع عنه. اصنع مكتبة.

حسنًا ، سنقوم بإنشاء مكتبة. لنفترض الآن أن لدينا مكتبة من خلايا الإشريكية القولونية المختلفة التي تحتوي على بلازميدات فردية ، تحتوي على أجزاء عشوائية من الإشريكية القولونية. كيف سيساعد ذلك؟

قم بلصقها مرة أخرى.كيف أعرف إذا قمت بتقسيمه مرة أخرى؟

أوه ، هذه فكرة مثيرة للاهتمام. لنفترض أنني كنت سأصنع مكتبتي باستخدام الحمض النووي من النوع البري ، الحمض النووي من سلالة النوع البري.

لذا ، سأقوم بإنشاء مكتبة تحتوي على الكثير والكثير من أجزاء الحمض النووي للإي كولاي الطبيعي. هذه مكتبتي. سأقوم بتحويلها إلى ، ما نوع البكتيريا التي يجب أن أحولها ، نوع بري أم متحولة؟

من يصوت متحولة؟ من يصوت النوع البري؟

سنذهب مع متحولة ، إذن. متحولة. سنضعه في متحولة. الآن ، كل هذه الخلايا الطافرة ، كل واحدة ستمتص البلازميد. سنقوم بعد ذلك بصقل هذا ، والسماح للمستعمرات بالنمو. احتوت واحدة من هذه المستعمرات ، لذا فإن هذا الطافر هو طافح. وستحتوي إحدى هذه المستعمرات على جين ARG plus هنا. كيف سنعرف أي واحد؟

آسف؟ كيف سنعرف أيهما لديه الجين Arge plus؟

نعم؟ لذلك ، ضعها على متوسط ​​ضئيل. إذا قمت بوضعه على وسط ضئيل ، ماذا سيحدث لمعظم البكتيريا الطافرة الخاصة بي؟

لن يكبروا. ولكن ، ما الذي سيحدث للبكتيريا التي تكون محظوظة بما يكفي لالتقاط البلازميد الذي يحتوي على جين ARG plus؟ سوف تنمو. لذلك ، تم إنقاذ كل ما ينمو على الحد الأدنى من المتوسط. في الواقع ، لقد أكملنا الخلل. تذكر ، تحدثنا عن الاختبارات التكميلية؟ بطريقة ما ، سيكون البلازميد هو الذي يكمل الخلل. بنغو ، هذا كل شيء. لذلك ، يمكننا بالفعل إيجاد هذا الجين وظيفيًا.

نحدد متوسط ​​الحد الأدنى ، ونبحث عن النمو. الأشياء الوحيدة التي ستنمو تم إنقاذها. لذلك ، هذا يسمى الاستنساخ بالتكميل لأننا نكمل الخلل في هذا الخيط. حسنا. لذلك ، في أي وقت يكون لدي فيه خلل وظيفي في البكتيريا ، يمكنني العثور على الجين لهذا العيب الوظيفي ببساطة عن طريق أخذ مكتبة كاملة من البكتيريا العادية من النوع البري ، وتحويلها إلى بكتيريا متحولة ، والبحث عن بكتيريا غنية فجأة. أنقذت. ثم سأقوم بتنقية تلك البكتيريا ، وسوف أقوم بتنقية البلازميد. وسيحتوي هذا البلازميد على الحمض النووي للجين. هذا رائع.

لنجرب واحدة أخرى. افترض ، نعم؟ حسنا عظيم.

لدي طبق هنا ، وقلت إن واحدة فقط من هذه البكتيريا ستنمو. إنه الشخص الذي يصادف أنه يحتوي على البلازميد الذي يحتوي على جين ARG. وأنت على ما يرام مع ذلك ، لكنك تقول ، لكن كيف يمكنني إخراج البلازميد من البكتيريا لأن البكتيريا تمتلك كروموسومها الخاص ، وأنا أقوم بهذه المهمة الكبيرة حول كيفية تطهيرنا للأشياء بعيدًا عن كل هذا الحمض النووي الآخر.

لكنني رميت هذا البلازميد مرة أخرى في بكتيريا لديها كل الحمض النووي الصبغي. إذن ، من أنا أمزح؟

كيف سنقوم بتنقية هذا البلازميد؟ إذا كان بإمكاني تنقية البلازميد ، فسيكون ذلك جيدًا ، أليس كذلك؟ اتضح أنني أستطيع. البلازميدات هي دوائر صغيرة من الحمض النووي. الكروموسومات هي قطع كبيرة من الحمض النووي.

اتضح أن لف البلازميد كدائرة صغيرة يعطيها كثافات مختلفة وخصائص كيميائية فيزيائية مختلفة لقطع كبيرة من الحمض النووي التي تتفكك. وهكذا ، هناك مجموعة من الحيل التي تسمح لي بالحصول على تنقية عالية جدًا للبلازميد بعيدًا عن الحمض النووي الصبغي بناءً على الخصائص الفيزيائية المختلفة لدائرة صغيرة مقابل كروموسوم كبير. لكن ، سؤال جيد. وإلا كيف يمكنني إخراج هذا البلازميد؟ لكن اتضح أنه يمكنك تنقية البلازميدات. سؤال جيد. حسنًا ، الآن ، لنجرب واحدة أخرى.

بعثة الاستنساخ التالية: سنذهب إلى المكتبة ، ونريد سحب مجلد من المكتبة.

وأريد الآن ، بدلاً من البكتيريا التي لا تستطيع إنتاج الأرجينين ، دعنا نذهب مع الحمض النووي البشري. لنجرب الحمض النووي البشري. وأود منكم الآن العثور على الجين الذي يشفر بيتا غلوبين.

بيتا غلوبين ، بالطبع ، هو أحد البروتينين في الهيموجلوبين.

الهيموغلوبين هو رباعي. يحتوي على alpha-globin و beta-globin.

هذا الرباعي هو ناقل الأكسجين في دمك.

يحمل الأكسجين. يصادف أن يكون بيتا-غلوبين موقعًا لبعض الطفرات المهمة جدًا. نحن نعلم أن فقر الدم المنجلي ناتج عن طفرات في بيتا غلوبين. نحن نعلم أن أمراضًا مثل الثلاسيميا ناتجة عن طفرات في بيتا غلوبين.

وقد عرف الناس ذلك قبل أن يكون لديهم الحمض النووي المؤتلف لأنهم يستطيعون دراسة خلايا الدم الحمراء. يوجد الكثير من بيتا جلوبين في خلايا الدم الحمراء. يمكنهم أن يروا أن شيئًا ما كان مضحكًا بشأن البروتين. يمكنهم حتى أن يروا أنه في فقر الدم المنجلي ، يكون للبروتين شحنة صافية مختلفة ، وسيعمل بشكل مختلف.

لذلك ، عرفوا أن شيئًا ما كان مضحكًا مع بروتين بيتا غلوبين.

كل ما أريدك أن تفعله الآن هو استنساخ بيتا غلوبين لي.

هل يمكننا أن نفعل نفس الشيء؟ لما لا؟

لا تصنع البكتيريا بيتا جلوبين. فماذا يمكننا أن نفعل؟ حسنًا ، يمكننا إنشاء مكتبة من الحمض النووي البشري. ويمكننا رميها في البكتيريا. فلماذا لا نختار فقط البكتيريا التي تصنع بيتا غلوبين؟ هل يمكننا فعل ذلك؟

لا اعرف كيف هل ترى كيف؟ كيف نختار لذلك؟ أعني ، هناك ، يمكننا أن نرى من ينمو بدون أرجينين. لكن كيف سنخبر البكتيريا التي التقطت بيتا غلوبين؟ انا لا اعرف. نعم؟ استخدم الثدييات. يمكننا أن نأخذ فأرًا لم يصنع بيتا غلوبين ، وهو فأر كان لديه ، على سبيل المثال ، ثلاسيميا ، يعزل فأرًا طبيعيًا يعاني من خلل في بيتا غلوبين. بعد ذلك ، قم بحقن البلازميدات في بيض الفئران ، وقم بتربية بيض الفأر عن طريق زرعها مرة أخرى في الإناث الحامل الزائفة ، وافعل هذا لـ 108 بلازميدات فردية مع 108 فأر ، وابحث عن الفأر الذي يتم إنقاذه. من الناحية الفكرية ، أنت على حق تمامًا ، إنها تعمل. لذلك ، هذا هو بالضبط الاستنساخ بالتكملة التي تحدثنا عنها للبكتيريا ، وأنت ميت على حق. هذا من شأنه أن يعمل. الحصول على التمويل هو مسألة أخرى لأنها تجربة مكلفة للغاية لإطلاق النار على كل بيضة بهذا ، ولكنها قد تنجح. لذا ، نحن بحاجة إلى حل آخر لأننا لا نستطيع إنقاذ الوظيفة في الفئران لأنه ليس من العملي فعل ذلك.

بالطبع ، إذا تمكنا من القيام بذلك في خلايا الفئران ، فربما يمكننا جعلها تعمل في زراعة الخلايا في الفئران. ولكن ، لنفترض أنه ليس لدينا نمط ظاهري لثقافة الخلايا. لدينا فقط النمط الظاهري للكائن الحي.

لذا ، لن ينجح الأمر في القيام بذلك عن طريق التكملة فقط.

لكن ، يا رفاق التفكير الجيد. هذا جيد. لذا ، الحيلة التالية التي قد تكون تحت تصرفنا هي الافتراض لأن بيتا-غلوبين وفير جدًا في خلايا الدم الحمراء ، قمنا بتنقية بيتا-غلوبين ، وقمنا بتسلسل الأحماض الأمينية للبروتين. بحلول نهاية التدهور ، يمكنك حساب تسلسل الجلوبين. ويمكنك أن تتعلم أن بيتا-غلوبين يحتوي هنا في المحطة الأمينية الخاصة به ، فال ، ليو ، سير ، برو ، علاء ، asp ، ليس ، ثريونين دوت ، دوت ، دوت ، دوت ، دوت ، دوت ، إلى محطة الكربوكسي ، حسنًا؟

إذا علمت أن هذا كان تسلسل الأحماض الأمينية في البداية ، مجرد بداية بيتا غلوبين ، ألا يمكنني معرفة ما يجب أن يكون عليه هذا الجزء الأولي من تسلسل الحمض النووي؟

ألن يعطيني هذا دليلًا؟ إذا كنت أعرف القليل من تسلسل البروتين ، ألن يعطيني هذا فكرة عن تسلسل النيوكليوتيدات الذي يجب أن يكون موجودًا في الجينوم البشري لتشفير هذا البروتين؟ لذلك ، قام عالم الكيمياء الحيوية بتنقية البروتين. درس علماء الكيمياء الحيوية البروتين جيدًا بما يكفي لمعرفة بعض تسلسل الأحماض الأمينية. هل يمكنني استنتاج تسلسل الحمض النووي من تسلسل الأحماض الأمينية ، أو على الأقل مقتطف صغير منه؟

آسف؟ احتمالات متعددة ، ولكن عدد لا حصر له؟ رقم لماذا تقوم بترميز valine؟ حسنًا ، GT ، شيء ما يمكن أن يكون في الواقع A أو T أو C أو G. ماذا عن luecine. حسنًا ، إنها إما T و a C ، أم أن T في المقام الأول؟ هناك دائما تي هناك.

ها أنت ذا ، ويمكن أن يكون أيًا من هؤلاء. هناك T ، C ، أي شيء ، أو A ، G ، و T ، أو C.

هنا ، لدينا C ، C أي شيء. هنا لدينا G ، C أي شيء. لدينا G ، A ، T ، أو C. بالنسبة إلى leucine ، فهي A أو A أو A أو A G هنا ، إنها A أو C أو أي شيء. هنا ، A ، A ، A T ، أو C ، هنا G ، a T ، أي شيء ، A ، A ، A أو G. أنت على حق. هناك احتمالات متعددة. لكن ، ليس عددًا لانهائيًا ، أليس كذلك؟ هناك بعض تسلسلات الحمض النووي المحتملة التي يمكن ترميزها هنا. إذا نجحت للتو ، فهذا إما خياران هنا. هناك أربعة خيارات هنا. هناك خياران هنا.

هناك أربعة خيارات هنا. هناك خياران هنا ، خياران ، إلخ. إذا نظرت للتو ، فلنأخذ جزءًا من هذا. لنجرب واحدًا ، اثنان ، ثلاثة ، هذه الأحماض الأمينية الستة. أربعة اختيارات هنا ، كم عدد تسلسلات الحمض النووي الممكنة التي يمكنها ترميز هذه الأحماض الأمينية الستة بهذا الترتيب؟ أربعة في أربعة في اثنين في اثنين في أربعة في اثنين ، ما هذا؟

256 ، دعنا نرى ، اثنان ، اثنان ، اثنان ، أس أربعة ، خمسة ، أس ستة ، سبعة ، ثمانية ، 512. أعتقد أنه حوالي 512 احتمالًا.

لذا ، يمكن أن يعمل هنا 512 تسلسل نيوكليوتيد محتمل.

حسنًا ، 512 ليس لانهائي. هناك 18 قاعدة للتسلسل ، 512 محتملة من 18 تسلسلًا للنيوكليوتيدات الطويلة القاعدية.

فقط افترض أنك تعرف أيهما كان. الآن عليك أن تعلق كفرك ثانية. لن أخبرك كيف قد تعرف ، لكن افترض أنك تعرف أيًا من 512 كان.

حسنًا ، هل يمكننا استخدام هذه الحقيقة الصغيرة المتمثلة في معرفة امتداد من حوالي 18 قاعدة من قواعد التسلسل للعثور على النسخة المستنسخة؟

كيف يمكننا العثور على ذلك الاستنساخ في مكتبتنا التي تحتوي على 18 قاعدة للتسلسل؟ متصفح الجوجل. [ضحك] وبالطبع ، أنت محق تمامًا لأنه كما سنعود إليه ، هذه هي الطريقة التي ستفعلها اليوم إذا كان الجينوم البشري لأن التسلسل الكامل للجينوم البشري موجود على الويب.

ولكن ، قد يكون لديك كائن غير موجود على الويب.

لكننا سنعود لأن مشروع الجينوم البشري ، بالطبع ، يغير كل شيء فيما يتعلق بكيفية التعامل مع هذا.

جوجل هو كيف تفعل ذلك اليوم. ولكن ، في غياب Google أو عدم وجود التسلسل الكامل للجينوم البشري ، لكنني سعيد لأنك تطرحه لأنه صحيح تمامًا ، كيف يمكنني العثور على الاستنساخ الذي يحتوي على هذا التسلسل المحدد من 18 زوجًا أساسيًا؟

من لديه تسلسل أساسي 18. حسنًا ، هذه خدعة.

يمكنني تصنيع قليل النوكليوتيد كيميائيًا يطابق تسلسلي: 18 زوجًا أساسيًا من النيوكليوتيد الطويل يشفر تسلسلي.

ما أود فعله هو استخدام نيوكليوتيد هذا كمسبار كيميائي لغسل مكتبتي. وبغسلها فوق مكتبتي ، أود أن أرى أين تلتصق. الآن ، هذا نوع مثير للاهتمام.

ماذا أعني بذلك؟ ما أود فعله حقًا هو فتح جميع خلايا مكتبتي ، ومن ثم سيكون الحمض النووي موجودًا هناك. وأود أن آخذ مسبار النيوكليوتيد الخاص بي لأخذ قصاصة صغيرة من الجين وأغسله فوق المكتبة. وبعد ذلك ، من خلال القوى المذهلة لإقران قاعدة Crick و Watson ، يجب أن تلتصق بالمكان الصحيح.

هل يمكن أن تفعل ذلك؟ يتضح أن الحمض النووي ، الذي يمنح وقتًا للغسيل ، سوف يلتصق بمكملاته الخاصة. هذه هي الفكرة. كيف يمكنني القيام بذلك عمليا؟ إذن ، هذا ما تفعله عمليًا.

في الممارسة العملية ، دعونا نزرع البكتيريا لدينا. دعنا نضع البكتيريا على صفيحة أجار وضعنا عليها غشاء مرشح نيتروسليلوز أو أي نوع آخر من المرشحات.

فقط تخيل أنها قطعة من ورق الترشيح. وسأقوم بوضع البكتيريا على ورق الترشيح الموجود هنا.

سأتركهم يكبرون لأن هناك مغذيات هنا.

تنتشر العناصر الغذائية من خلال ورق الترشيح. وبعد ذلك ، لدي قطعة من ورق الترشيح يمكنني التقاطها بالملاقط ، وعلى ورق الترشيح هذا تنمو مستعمرات بكتيرية.

إذن ، هذا مرشح. بعد ذلك ، ما سأفعله هو أنني سأأخذ هذا المرشح مع هذه المستعمرات البكتيرية المتلألئة ، وسأقوم بتثبيته في الأوتوكلاف.

وسأقوم بتسخينه في وجود حرارة رطبة ، وسوف تتشقق الخلايا البكتيرية. وفي ظل هذه الظروف ، يميل الحمض النووي إلى التمسك بالمرشح لأنني اخترت المرشح الذي يميل الحمض النووي إلى التمسك به. وسأقوم بغسل هذا الفلتر بطريقة معينة بحيث يتم التخلص من جميع الخردة المعتادة ، وبعض البروتينات ونفايات سطح الخلية. وسوف يلتصق الحمض النووي من كل مستعمرة بكتيرية. حتى الآن ، لدي الحمض النووي من كل مستعمرة ملتصقة بتلك البقعة. بعد ذلك ، ما سأفعله هو أنني سأقوم بأخذ الفلتر الخاص بي وسأضيف مسبار ologoprobe الخاص بي.

هذا الشيء يسمى الآن المسبار. سأضيف المسبار إلى المرشح ، وسأضع هذا في ، أحتاج إلى نوع من جهاز التهجين حيث يمكن للمسبار والنيوكليوتيد وقليل من الماء أن يتجول. وهنا ، نستخدم جهازًا تقنيًا يسمى كيسًا سائبًا ، أو نوعًا آخر من أكياس Ziploc ، أو يمكنك غلقه بالحرارة أو شيء مثل وجبة التجميد. في الواقع هذا ما يتم استخدامه في المختبر في الواقع هو تجميد الوجبة. تحصل على أكياس التجميد هذه ، وتلقي بالفلتر الخاص بك ، وتقوم برش القليل من المسبار الخاص بك ، وتضعه في كيس Freeze-a-Meal ، ثم تضعه في حمام مائي. وهو يتحول ذهابًا وإيابًا.

ويذهب المسبار للغسيل في كل مكان.

وحيثما يجد المسبار تسلسله المشابه المطابق بواسطة Crick و Watson ، فسوف يلتصق. وها أنت ذا.

هذا الاستنساخ يحتوي على التسلسل الخاص بك. الآن ، لدينا بعض المشاكل هنا ، أليس كذلك؟ ما هي بعض المشاكل مع هذا؟ نعم؟

عذرا ، ماذا لو تمسك ماذا؟ لذا ، المسبار ، اعتقدت أن هذا المرشح يحب الحمض النووي. فلماذا لا يلتصق المسبار في كل مكان بشكل غير محدد؟ نحن نتعامل معه بطريقة ما بحيث لا يلتصق الحمض النووي في كل مكان بعد أن يلتزم الحمض النووي به. جيد ، المشكلة التالية. حسنًا ، حتى قبل ذلك ، نعم؟ لا ، سنأخذ المكتبة بأكملها.

لقد حصلنا على المكتبة مبعثرة على هذا الفلتر.

جيد ، لذا تمسك بهذا الأمر لثانية. أولاً ، هل نعرف حتى مكان هذا الاستنساخ؟ كيف عرفنا أين علقت قطعة الحمض النووي؟ أعني ، لقد رسمته باللون الأحمر. لكن كيف نعرف مكان تلك البقعة الحمراء؟ نعم؟ أوه نعم ، ترى أن المشكلة هي إذا قمت بغسلها هناك ، إلا إذا كان لديك ، كما تعلم ، رؤية سوبرمان ، فلن تعرف مكان هذا المسبار. لذا ، أنت تقترح ، أول شيء نفعله بشكل أفضل هو تسمية المسبار إشعاعيًا.

لذا ، دعنا نضع ملصق إشعاعي على المسبار ، حسنًا؟

ملصق راديو ، وقد اتضح أنه يمكنك تسمية مجسات الراديو باستخدام هذه الإنزيمات التي يمكن أن تضيف مجموعة فوسفات مشعة ، إلخ. لذا ، الآن ، عندما تكون مشعة ، نضعها هنا.

والآن لدينا هنا إشارة مشعة. كيف سنجد إشارتنا المشعة؟ نضعه في مواجهة أفلام الأشعة السينية.

نأخذ مرشحنا. نقوم بتجفيفه.

نضعه على قطعة من فيلم الأشعة السينية. نتركه يفضح بين عشية وضحاها.

نقوم بتطوير فيلم الأشعة السينية. وسنرى نقطة سوداء.

من الأفضل أن نحرص في الواقع على أخذ القليل من القلم المشع وعمل بضع علامات إيمانية حول الزوايا.

خلاف ذلك ، لن نعرف أين تقابل النقطة السوداء.

لكن ، لنفترض أننا صنعنا نقطتين وأننا نعرف كيف نصطف فيلم الأشعة السينية الخاص بنا مع مرشحنا. الآن ، نعود إلى مرشحنا.

نقول ، آه ، هناك نقطة سوداء تقابل موقع المسبار المشع هناك.

كان هذا ، كما قلت ، حيث كانت المستعمرة نتمنى أن لا يزال لدينا [ضحك] لأننا طهيناها في الأوتوكلاف ، وهو أمر سيء للغاية. لذا ، ماذا يجب أن نفعل حيال ذلك؟

نعم؟ لذا ، إذا قمت بذلك مستعمرة واحدة في كل مرة ، فسأعرف بالضبط أي مستعمرة أتت. ولكن ، قد يستغرق الأمر وقتًا طويلاً.

آسف؟ لذلك ، ضعها أولاً على طبق أجار.

خذ مرشحًا ، واضغط على الفلتر مقابل اللوحة وقم بعمل نسخة منه. النسخ المتماثل (كذا) أن. اتضح أن هذا سوف يعمل. هناك طريقتان مختلفتان وكلاكما كان على حق. نهج واحد هو استنساخه.

ضعه أولًا على طبق عادي ، ثم ضع قطعة من الفلتر فوقه ، وستلتصق بكتيريا قليلة بنفس الأنماط.

انزعها ، وستحصل عليها الآن. بدلاً من ذلك ، الآن في وجود الروبوتات ، يمكنك استخدام روبوت لأخذ هذه المستعمرات إلى لوحات ميكروتيتر ، ويمكنك فحص الآبار الفردية عن طريق ختمها على مرشح ، أشياء من هذا القبيل.

وبصراحة ، هكذا نفعل ذلك الآن. إذا كنت ترغب في فحص الجينوم البشري ، فقم على الأقل بإعداد مكتبة بها بضع عشرات الآلاف أو مئات الآلاف من هذه الأشياء. ويمكننا أن نقرأ من الشبكة التي كانت ، ونعود إلى لوحات الميكروتيتر الرئيسية حيث لدينا. لكن في كلتا الحالتين ، نحتاج إلى نسخة حية من المكتبة. لكن ، هكذا تفعل ذلك.

حتى الآن ، نحن في العمل. لدينا نسخة حية من المكتبة. نصنع مرشحًا يحتوي على ذلك.

نقوم بطهي الفلتر في الأوتوكلاف. نضيف مسبارًا مشعًا.

أينما تلتصق ، فإنها تتطابق مع عجائب اقتران قاعدة Crick-Watson. نحن في العمل. نعم؟ حتى الآن ، كانت هناك هذه المشكلة.

أعني ، كيف أعرف أن هذا التسلسل لا يظهر عدة مرات في الجينوم البشري؟ هذه قضية واحدة. لذا ، سأضطر إلى إخراج كل الضربات الإيجابية التي أحصل عليها والتحقق منها.

سأضطر إلى تحليل الاستنساخ لأن مجرد معرفة أنه مهجن مع ذلك قد لا يخبرني أنه جين بيتا غلوبين ، ولكن على الأقل ربما يكون بداية جيدة ، أليس كذلك؟ لقد ضاقت عليه.

ولكن، نعم؟ انتظر ثانية ، صحيح. قلنا أن هناك 512 احتمالًا ، وقلت ، تحمل معي ، لنفترض أننا عرفنا أيها كان واستخدمناه. حسنًا ، كيف سنعرف أيهما هو؟ حسنًا ، يمكننا إجراء التجربة 512 مرة ، وستنجح إحداها. هذا رديء.

يمكننا أن نذهب ونصنع 512 ologotes ونرميها في نفس الوقت في نفس كيس الختم. هذا في الواقع يعمل.

كيف تصنع 512 ologotes؟ كيف تصنع ologote بالمناسبة؟ لتصنيع نيوكليوتيد ، هناك كيمياء رائعة جدًا تم تطويرها ، وحصل شخص ما على جائزة نوبل.

في الوقت الحاضر ، بالطبع ، إذا كنت بحاجة إلى صنع ologote ، فكيف تفعل ذلك؟

اذهب إلى الكتالوج ، هذا صحيح. في الواقع ، يمكنك الانتقال إلى الويب ، وكتابة التسلسل الذي تريده ، وهناك آلة ستقوم بذلك. يمكنك الحصول عليه غدا. لذلك ، اتضح ، هذه هي الطريقة التي تصنع بها نيوكليوتيدات اليوم. هناك آلات جيدة لذلك.

واتضح أنه إذا أردت ذلك ، فما تفعله هو أن تكتب على الكمبيوتر ما يلي. تكتب ، من فضلك اجعلني ologote يبدأ ، ضع C في الموضع الأول ، و C في الموضع الثاني. وماذا ستضع في المركز الثالث؟ فقط أخبر الكمبيوتر أن يضع مزيجًا عشوائيًا من الأربعة. ثم ، G في هذا الموضع ، و C في ذلك الموضع ، ثم مزيج عشوائي من الأربعة.

بعد ذلك ، ضع الحرفين G و A ، ثم ضع مزيجًا بنسبة 50/50 من T و A. مزيج من جميع الاحتمالات ال 512 بالنسبة لك. لذا في الواقع ، سيكون التركيب الفردي كافياً للحصول على مزيج من 512. تأخذ خليطك من 512 ، تغسله فوق المرشح ، إلخ. الآن ، ما زالت وجهة نظرك قائمة. كيف نعرف أنه لا يوجد شيء آخر في الجينوم يحتوي على هذا ، وما إلى ذلك؟ ولكن على الأقل يمكننا العثور على جميع الإيجابيات المحددة المرتبطة بهذا ، ويمكننا تحليلها بشكل أكبر حيث سنتحدث في المرة القادمة أكثر عن كيفية تحليلها فعليًا.

وبالطبع ، سواء كان 18 هو العدد الصحيح من القواعد ، أو ربما تفضل أن يكون لديك مسبار أطول أو مجسات أقصر ، أو مجسين ، فهذه هي كل نصائح الطهي التي يقلق علماء الأحياء الجزيئية بشأنها. ولكن ، بالنظر إلى تسلسل تسلسل الأحماض الأمينية ، يمكنك الاستدلال على تسلسل النوكليوتيدات ، على الرغم من التكرار. بالنظر إلى تسلسل النوكليوتيدات ، يمكنك عمل مسبار نيوكليوتيد. باستخدام مسبار النوكليوتيدات ، يمكنك غسله فوق المرشح. يمكنك العثور على المستعمرات التي تمتلكها ، وبالتالي يمكنك استنساخها عن طريق التهجين.

لذلك ، سوف نسمي هذا الاستنساخ بالتهجين ، أو الاستنساخ بالتسلسل. حسنًا ، الآن ، هناك طرق أخرى للقيام بذلك ، أو بالتسلسل هنا. بالطبع ، كما لاحظ أحدهم بشكل صحيح ، إذا كان التسلسل الكامل للجينوم البشري قد تم تسلسله بالفعل كما هو الحال الآن ، إذا كنت تعرف تسلسل الأحماض الأمينية ، فيمكنك القيام بهذا التهجين دون استخدام المرشحات والمجسات المشعة ، ولكن فقط القيام بذلك في السيليكو. يمكنك القيام بذلك على الكمبيوتر ، وسيعمل ذلك أيضًا. والآن ، لنفعل الخطوة التالية. رحلة الاستنساخ الأخيرة: أود استنساخ الجين الخاص بمرض هنتنغتون أو التليف الكيسي أو شيء من هذا القبيل. إن استنساخ جين المرض ، مثل مرض هنتنغتون ، هو اضطراب وراثي سائد ينتقل إلى بعض الأبناء ، ويسبب تنكس الدماغ الذي يبدأ عادة في العقد الخامس من العمر.

دعونا استنساخ هذا الجين. هل يمكننا فعل ذلك بالطريقة الأولى ، الاستنساخ بالتكامل؟ لا ، لأننا لا نملك بكتيريا مصابة بمرض هنتنغتون. ليس لدينا فئران مصابة بمرض هنتنغتون. ولا يمكننا بالتأكيد إطلاق النار على الناس ومحاولة إنقاذ النمط الظاهري وكل ذلك.

هذا لن ينجح. رقم اثنين ، ماذا عن القيام بذلك بالرقم الثاني؟ دعنا فقط نحصل على البروتين الخاص بمرض هنتنغتون ، ونحصل على تسلسل الأحماض الأمينية ، ثم نجد تسلسل النيوكليوتيدات الخاص به. جيد جدا. ما هو البروتين المناسب لمرض هنتنغتون؟ هنتاس. لا ، إنه يسمى في الواقع هنتنغتون كما اتضح. لكن في الوقت الذي ذهب فيه الناس لمحاولة العثور على الجين الخاص بمرض هنتنغتون ، أخشى أنهم لم يعرفوا. لم يكن لديهم أي فكرة عن الجين الذي تسبب في مرض هنتنغتون. كان هذا هو الهدف. لقد أرادوا استخدام البيولوجيا الجزيئية للعثور على الجين عندما لا يعرفون حتى البروتين. إذن ، لا يمكننا استخدام الطريقة الثانية. لذا ، كيف سنجده؟ المرض يؤدي إلى تنكس الخلايا العصبية. دراسة الخلايا العصبية. لذلك ، يمكننا أخذ خزعات دماغية من مرضى ماتوا بسبب مرض هنتنغتون ، وفعل الناس ذلك. لكن ، الخلايا العصبية التي تموت ، تستمر الكثير من الأشياء. كل أنواع البروتينات تسوء ، وهي أشياء. تكمن مشكلة دراسة الأنسجة من الأشخاص المصابين بمرض في أنها نسيج مريض.

ولأنك ترى شيئًا خاطئًا فهذا لا يعني أنه سبب للمرض وليس تأثيره. لهذا السبب نريد حقًا العثور على الجين والعثور على الطفرة الخاصة به لأننا نعلم أن هذا هو السبب الأساسي. لكن كيف سنفعل ذلك؟

لا نعرف تسلسلها. لا يمكننا إنقاذها بالتكامل.

كعالم وراثي خالص ، ماذا يمكننا أن نفعل؟

نعم ، نحن نعرف تسلسل الجينوم البشري. لذلك ، نقوم فقط بتسلسل الجينوم الكامل لشخص مصاب بمرض هنتنغتون ونقارنه مع الطبيعي. قد يصبح هذا في الواقع طريقة معقولة للقيام بالأشياء ، لكن التسلسل الأول للجينوم البشري يكلف ملياري دولار. القيام بذلك مرة أخرى سيكون أرخص. كنا ننفق حوالي 30 مليون دولار أو نحو ذلك ، لكنها باهظة الثمن. أيضًا ، سيكون هناك الكثير من الاختلاف الجيني ، مجرد تعدد أشكال عشوائي لا معنى له بين الأفراد. يختلف الجينوم البشري بين أي شخصين بحرف واحد أو 1 ، 00. لذلك ، سنرى حوالي 3 ملايين اختلاف بين الشخص المصاب بهنتنغتون والتسلسل المرجعي للنوع البري على Google. لن نعرف أي واحد يسبب ذلك. افترض أن لديك شجرة عائلة. كيف يمكننا استخدامها؟

قارن بين الأطفال والآباء.

لا بأس. ماذا يفعل عالم الوراثة بشجرة العائلة؟ ماذا علمنا Sturtevant: رسم الخرائط الجينية.

لنفترض أنه كان علينا دراسة شجرة عائلة للأفراد المصابين بمرض هنتنغتون. ولنفترض أنه على الكروموسوم حيث يعيش جين مرض هنتنغتون ، كان علينا أن ننظر إلى العلامات الجينية.

هل يمكننا عمل تحليل الارتباط الجيني؟

تحليل الارتباط الجيني الذي من شأنه أن يسمح لنا بمعرفة أن هناك علامة هنا ، نوع من الواسم ، علامة الحمض النووي ، تباين الحمض النووي الذي تم توريثه بشكل مشترك مع إظهار الارتباط بمرض هنتنغتون؟

يمكننا فعل ذلك فقط من خلال العثور على أنه في جميع أفراد الأسرة ، كان هناك القليل جدًا من إعادة التركيب الجيني بين هذه العلامة ومرض هنتنغتون. الآن ، كيف لنا أن نعرف أن ننظر هنا؟

لن تفعل. سنحاول العلامات في جميع أنحاء الجينوم.

الكروموسوم التالي ، الكروموسوم التالي إذا جربنا الاختلافات الجينية في جميع أنحاء الجينوم البشري ، سنجد في النهاية أن بعض الواسمات الجينية في الجينوم البشري تميل إلى الوراثة مع مرض هنتنغتون. اتضح أن هذا يكفي.

سيخبرنا هذا بالتقريب أين يجب أن يعيش هذا الجين المجهول.

هذا جزء من الكروموسوم حيث يعيش جين مرض هنتنغتون المجهول. ها هو متغير جيني ، وهنا متغير جيني ، علامة توضح الارتباط.

ربما هناك إعادة تركيب 1٪ فقط هنا ، وإعادة تركيب 1٪ هنا.

وهذا هو الشيء القوي في فكرة Sturtevant.

يعمل في ذباب الفاكهة. إنه يعمل في البشر. إذا كان لدي أي تباين جيني وكان مرتبطًا بنسبة 99٪ ، أو أعاد توحيد 1٪ فقط من الوقت ، فإنه يخبرني أن هذا الجين غير المعروف يجب أن يكون قريبًا.

لذلك ، يمكنني استخدام هذه العلامة الجينية كمسبار DNA لغسل مكتبة للحصول على قطعة كبيرة من الحمض النووي من هذه المنطقة.

يمكنني أخذ قطعة الحمض النووي هذه واستخدامها كمسبار ، مسبار إشعاعي ، للحصول على قطعة متداخلة من الحمض النووي.

يمكنني استخدام نهاية هذا الحمض النووي كمسبار لغسل مكتبة والحصول على القطعة التالية من الحمض النووي. ويمكنني أن أفعل الشيء نفسه هنا.

بمجرد أن يكون لدي أي قطعة من الحمض النووي تكون غامضة حتى في الحي ، يمكنني استخدامها كمسبار لغسل مكتبة والحصول على قطعة من الحمض النووي ، واستخدامها للحصول على القطعة التالية ، والقطعة التالية ، والقطعة التالية ، في عملية تسمى المشي الكروموسومي.

هذا يعطيني سلسلة من الحيوانات المستنسخة التي أعرف أنها يجب أن تغطي المنطقة لهذا الجين المجهول. ثم أبدأ في تحليلها وأقول ، دعونا نلقي نظرة على المزيد من العلامات الجينية ، علامة جينية أقرب قليلاً وأقرب قليلاً وأقرب قليلاً.

أي منها يظهر ارتباطًا تامًا بمرض هنتنغتون؟

وهذا يضيقني إلى عدد قليل من الحيوانات المستنسخة التي يجب أن تحتوي على الجين ، على الرغم من عدم علمي مسبقًا ماهية هذا الجين.

وهذا ما يسمى الاستنساخ حسب الموضع. وهذه تقنية قوية جدًا في علم الوراثة لأنك لست بحاجة إلى أن تعرف مسبقًا ما هو الخطأ في الجين المصاب. عليك أولاً معرفة مكانها ، ثم تحصل على الحيوانات المستنسخة لتكتشف ما هي. لذلك ، هذا في الواقع يعمل. الآن ، عملية الحصول على القطعة التالية ، والنسخة التالية ، والنسخة التالية ، مملة ومملة بشكل لا يصدق. وبالنسبة لمرض هنتنغتون ، فقد استغرقت هذه العملية تسع سنوات. بالطبع ، الآن ، كيف ستفعل ذلك؟

اذهب إلى الويب لأنه مع كل هذه العملية للجينوم البشري ، لديك كل هذه الحيوانات المستنسخة بالفعل. وهكذا ، فإن العمل الذي كان يستغرق سنوات الآن هو ، بمجرد أن يكون لديك علامة جينية قريبة من هنتنغتون ، يمكنك فقط البحث عن جميع الحيوانات المستنسخة في الحي وفي الواقع جميع التسلسلات في الحي.

لذا ، فقد مرت هذه العملية من تسع سنوات ، إذا قمت بذلك مرة أخرى ، يمكنك الحصول على تلك المنطقة لمرض هنتنغتون في غضون أسبوعين. الآن السؤال هو ، كيف تحلل تلك المنطقة؟

كيف تعرف ماذا يوجد في تلك المنطقة؟ كيف تعرف ما هي الجينات الموجودة في تلك المنطقة؟ وهذا ما سنتحدث عنه في المرة القادمة.


الشكل 8.4. ينتج عن إعادة التركيب أثناء الانقسام الاختزالي توليفات جديدة من الأليلات في النسل. يتم توضيح زوج واحد متماثل من الكروموسومات ، بدءًا من مرحلة "الأربعة خيوط". كل سطر عبارة عن جزيء DNA مزدوج في كروماتيد. الكروموسومات الموجودة في الأب (الموروثة من أجداد الأب) زرقاء وخضراء ، والكروموسومات المتماثلة في الأم (الموروثة من أجداد الأم) هي البني والوردي. تحتوي جميع الكروموسومات على جينات A و B و C تشير الأرقام المختلفة إلى أليلات مختلفة. في هذا الرسم التوضيحي ، يربط تقاطع على الذراع القصيرة للكروموسوم أثناء تطور الخلايا الجرثومية الذكرية الأليل 4 من الجين C مع الأليلات 1 من الجين A والأليل 2 للجين B ، بالإضافة إلى الترتيب المتبادل. تم توضيح تقاطع على الذراع الطويلة للكروموسوم لتطوير الخلية الجرثومية الأنثوية ، مما يجعل التركيبة الجديدة A3 و B3 و C1. يمكن أن يحصل الطفل على الكروموسومات الجديدة A1B2C4 و A3B3C1. لاحظ أن أيًا من هذه التركيبات لم يكن في الأب أو الأم.

بمرور الوقت ، ستفصل إعادة التركيب الأليلات في موضع واحد عن الأليلات في موضع مرتبط. الكروموسوم عبر الأجيال ليس ثابتًا ، بل هو & quotfluid & quot ؛ يحتوي على العديد من التوليفات المختلفة من الأليلات. هذا يسمح بإزالة الأليلات غير الوظيفية (الأقل وظيفية) من السكان. إذا لم يحدث إعادة التركيب ، فإن أليلًا ضارًا متحورًا سيؤدي إلى القضاء على كروموسوم كامل من السكان. ومع ذلك ، مع إعادة التركيب ، يمكن فصل الأليل الطافر عن الجينات الأخرى على ذلك الكروموسوم. ثم يمكن للاختيار السلبي أن يزيل الأليلات المعيبة لجين ما من مجموعة سكانية بينما يؤثر على تواتر الأليلات فقط للجينات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالجين الطافر. على العكس من ذلك ، يمكن اختبار الأليلات المفيدة النادرة للجينات في مجموعة سكانية دون أن تكون مرتبطة بشكل لا رجعة فيه بأي أليلات متحولة ضارة محتملة للجينات القريبة. هذا يحافظ على الحجم المستهدف الفعال للطفرة قريبًا من حجم الجين ، وليس الكروموسوم بأكمله.

دليل على الانعكاسات غير المتجانسة من إعادة التركيب في الفطريات

تمت دراسة الآلية التي يحدث بها إعادة التركيب في المقام الأول في الفطريات ، مثل الخميرة في مهدها خميرة الخميرة والفطر الخيطي الزائدة الدودية ، وفي البكتيريا. تخضع الفطريات للانقسام الاختزالي ، وبالتالي قد تكون بعض جوانب أنظمة إعادة التركيب الخاصة بها أكثر تشابهًا مع تلك الموجودة في النباتات والحيوانات أكثر من تلك الموجودة في البكتيريا. ومع ذلك ، فإن الوظائف الأنزيمية التي اكتشفتها الدراسات الجينية والكيميائية الحيوية لإعادة التركيب في البكتيريا تثبت أيضًا أن لها نظائر في الكائنات حقيقية النواة أيضًا. سوف نشير إلى الدراسات التي أجريت على الفطريات بشكل أساسي لنماذج إعادة التركيب ، والدراسات بشكل رئيسي في البكتيريا للمسارات الأنزيمية.

أتت العديد من الأفكار المهمة حول آلية إعادة التركيب من الدراسات التي أجريت على الفطريات. إحدى الملاحظات الأساسية هي أن إعادة التركيب تتم عن طريق تكوين منطقة مضاعفة متغايرة ، أي أن منتجات إعادة التركيب لها منطقة بها خيط واحد من كروموسوم واحد وخيط تكميلي من الكروموسوم الآخر. وبالتالي ، فإن إعادة التركيب ليست عملية قص ولصق بسيطة ، على عكس انضمام جزيئين مختلفين عن طريق تقنية الحمض النووي المؤتلف. يتم ربط الجزيئين المعاد توحيدهما ويشكلان هجينًا ، أو مضاعفًا متباينًا ، على جزء من أطوالهما.

علم التشريح ووظائف الأعضاء للفطر الخيطي الزقاء يسمح للمرء بملاحظة هذا التباين غير المتماثل المتكون أثناء إعادة التركيب. تبدأ الخلية التي تمر بالانقسام الاختزالي بمجموعة كروموسومات 4n (أي ضعف العدد ثنائي الصبغيات) وتخضع لجولتين من الانقسام الخلوي لتكوين أربع خلايا أحادية العدد. في الفطريات ، تكون هذه الخلايا الجرثومية أحادية الصيغة الصبغية جراثيم ، وتوجد معًا في أسكوس. يمكن فصلها عن طريق التشريح والطلاء بشكل فردي لفحص النمط الظاهري للمنتجات الأربعة للانقسام الاختزالي. هذا يسمي تحليل رباعي .

الفطر الزقاء يذهب خطوة أخرى إلى الأمام. بعد اكتمال الانقسام الاختزالي ، تخضع الخلايا الجرثومية لجولة أخرى من التكرار والانقسام. هذا يفصل كل سلسلة فردية من عديد النوكليوتيد (أو ستراند بالمعنى المستخدم في الكيمياء الحيوية للحمض النووي) لكل دنا مزدوج في المنتجات الانقسام الاختزالي إلى بوغ منفصل. تعكس الجراثيم الثمانية في الأسكوس التركيب الجيني لكل من سلاسل البولينوكليوتيد الثمانية في الكروموسومات الأربعة المتجانسة. (يصبح الكروماتيدان الشقيقان في كل كروموسوم متماثل اثنين من الكروموسومات بعد الانقسام الاختزالي ، وكل كروموسوم هو مزدوج من سلسلتين عديد النوكليوتيد.)

ترتيب الجراثيم الثمانية في أسكوس الزقاء يعكس نزول الأبواغ من الكروموسومات المتجانسة. كما هو مبين في الشكل 8.5 ، فإن الزيجوت المتغاير مع أليل "أزرق" على كروموسوم متماثل واحد وأليل "أحمر" على الآخر سينتج عادة أربعة جراثيم زرقاء وأربعة جراثيم حمراء. تم اشتقاق الأبواغ الأربعة التي لها نفس النمط الظاهري من كروموسوم واحد متماثل ومجاورة لبعضها البعض في الأسكوس. وهذا ما يسمى ب نسبة الأبوين 4: 4 ، أي فيما يتعلق بالأنماط الظاهرية لأصل الزيجوت المتغاير.

يأتي الدليل على تكوين مضاعفات مضاعفة غير متجانسة من الانحرافات عن النسبة العادية 4: 4. في بعض الأحيان 3: 5 نسبة الأبوين يُرى لعلامة جينية معينة. يوضح هذا أن سلسلة واحدة من عديد النوكليوتيد من أليل واحد قد فقدت (إعطاء 4-1 = 3 جراثيم مع النمط الظاهري المقابل في الأسكوس) واستبدلت بسلسلة عديد النوكليوتيد للأليل الآخر (إعطاء 4 + 1 = 5 جراثيم مع النمط الظاهري المقابل ). كما هو موضح في الشكل 8.5 ، هذه 3 جراثيم زرقاء و 5 جراثيم حمراء. كان جزء الكروموسوم الذي يحتوي على هذا الجين عبارة عن مضاعف مضاعف متغاير بسلسلة واحدة من كل من أليلين. تسمح جولة التكاثر والانقسام التي تتبع الانقسام الاختزالي في هذه الفطريات بفصل السلسلتين إلى أليلين ينتجان نمطًا ظاهريًا مختلفًا في اختبار الطلاء. وبالتالي هذه النسبة 3: 5 ناتجة عن الفصل اللاحق الانتصافي من سلسلتي الأليلات المختلفة. في هذه الفطريات ، يمكن ملاحظة منطقة مضاعفة متغايرة بشكل مباشر عن طريق فحص الطلاء.

ترتبط منطقة التضاعف غير المتماثل بإعادة التركيب بين الكروموسومات. تحاذي جينات أخرى منطقة التضاعف غير المتماثل الموضحة في الشكل 8.5. في كثير من الحالات ، تغير ترتيب أليلات هذه الجينات المحيطة عن تلك الموجودة على الكروموسومات الأبوية ، مما يعكس إعادة التركيب. على سبيل المثال ، دع منطقة heteroduplex تكون في الجين B ، محاطًا بالجين A في اليسار والجين C على اليمين. يحتوي كل جين على أليل أزرق وأليل أحمر ، مما يجعل الكروموسومات الأبوية AbBbCb و ArBrCr. إذا راقب المرء الأنماط الظاهرية المحددة بواسطة الجينات A و C (بالإضافة إلى B) في الجراثيم الثالثة والرابعة (المشتقة من الكروموسوم ذو التضاعف غير المتماثل) ، فسوف يرون الأنماط الظاهرية للكروموسومات غير الأبوية AbBbCr و AbBrCr. يعكس هذا التغيير في العلامات المحيطة (الجينات A و C) إعادة التركيب. وبالتالي يمكن العثور على الانعكاس غير المتماثل بين العلامات التي خضعت لإعادة التركيب.

يمكن أن تُظهر العلامات الأخرى نسبة أبوية 2: 6. هذا يعني أن أحد الأليلين (الأزرق سابقًا في الشكل 8.5) قد تم تغييره إلى الأليل الآخر (الآن أحمر) ، في عملية تسمى تحويل الجينات . يمكن أن يحدث هذا بين العلامات المحيطة التي تم تبديلها بسبب إعادة التركيب. وهكذا ، مثلها مثل heteroduplex ، ترتبط منطقة تحويل الجينات بإعادة التركيب. تحتاج نماذج إعادة التركيب إلى دمج كلتا الظاهرتين في آليتها المقترحة.

الشكل 8.5. تشكلت الأبواغ أثناء الانقسام الاختزالي في الزقاء تعكس التركيب الجيني لسلاسل DNA الوالدين. تظهر الكروموسومات الأربعة المتجانسة في الحالة 4n كجزيئات DNA مزدوجة ، مع سطر واحد لكل سلسلة DNA. اثنان من الكروماتيدات الشقيقة باللون الأزرق والكروماتيدات الشقيقة باللون الأحمر ، مما يعكس قدرتهما على التمييز في فحص الطلاء لجينات معينة على طول الكروموسوم. يضع الانقسام الاختزالي كل من الكروموسومات الأربعة المتجانسة في خلية مختلفة ، وفي هذا النوع ، يتبعه تكرار وانقسام بحيث يكون لكل من الأبواغ الثمانية (دوائر في الشكل البيضاوي الطويل الذي يمثل الأسكوس) التركيب الجيني لكل من ثماني سلاسل DNA في الكروموسومات الأربعة الناتجة عن الانقسام الاختزالي (سلسلتان متكاملتان لكل كروموسوم). يمكن اعتبار منطقة من مضاعفات مضاعفة متغايرة على أنها نسبة أبوية تبلغ 3: 5 بعد الفصل اللاحق للانقسام الاختزالي. يمكن اعتبار منطقة تحويل الجينات على أنها نسبة أبوية تبلغ 2: 6.

السؤال 8.3. تخيل أنك تدرس فطرًا يولد أسكوسًا به 8 أبواغ الزقاء ، حيث تكمل منتجات الانقسام الاختزالي جولة إضافية من التكرار والانقسام. أنت تولد سلالة غير متجانسة عن طريق التزاوج مع أحد الوالدين الذي كان متماثلًا للعلامات ليو + , سم R ، ادي 8+ وآخر كان ليو -, سم س، ادي 8-. أظهرت الدراسات السابقة أن العلامات الثلاثة جميعها مرتبطة بالترتيب المعطى. يمكن تمييز كل من هذه الأزواج من الأليلات في فحص الطلاء. الأليل ليو + يمنح لوسين auxotrophy بينما ليو - يمنح ليوسين prototrophy. الأليل سم R يمنح مقاومة لسبكتينوميسين بينما سم S حساس لهذا المضاد الحيوي. مستعمرات الفطريات مع ادي 8+ أليل يعطي اللون الأحمر في ظل الظروف المناسبة في طبق ، ولكن أولئك الذين لديهم ادي 8- بيضاء. أعطى تحليل الأبواغ الفردية من أسكوس نتائج الأنماط الظاهرية التالية. يتم ترقيم الجراثيم بالترتيب الذي كانت عليه في أسكوس. ما هي الأنماط الجينية المقابلة للكروموسوم في كل بوغ؟ كيف تفسر هذه النتائج فيما يتعلق بإعادة التركيب؟


الحمض النووي: أنواع الضرر وآليات الإصلاح (مع رسم بياني)

دعونا نجري دراسة متعمقة لأنواع تلف الحمض النووي وآليات الإصلاح. أنواع الضرر للحمض النووي هي: 1. طفرات بسيطة 2. الهزال 3. القواعد المفقودة 4. التعديل الكيميائي للقواعد 5. تشكيل ديمر بيريميدين (ثايمين ديمرز) و 6. فواصل حبلا. آليات إصلاح الحمض النووي المختلفة هي: 1. الإصلاح المباشر 2. إصلاح الختان 3. إصلاح قاعدة عدم التطابق 4. إصلاح إعادة التركيب أو نظام الاسترجاع و 5. آلية إصلاح SOS.

مقدمة عن تلف الحمض النووي وإصلاحه:

الحمض النووي جزيء مستقر للغاية ومتعدد الاستخدامات. على الرغم من أن الضرر يحدث في بعض الأحيان ، إلا أنه قادر على الحفاظ على سلامة المعلومات الواردة فيه. يعتمد استمرار المادة الوراثية من جيل إلى جيل على إبقاء معدلات الطفرات عند مستوى منخفض. يحتوي الحمض النووي على العديد من الآليات المعقدة لإصلاح أي ضرر أو تشويه.

المصادر الأكثر شيوعًا لتلف الحمض النووي هي عدم الدقة في تكرار الحمض النووي والتغيرات الكيميائية في الحمض النووي. يمكن أن يؤدي خلل في عملية النسخ المتماثل إلى دمج قواعد خاطئة ، والتي لا تتوافق مع الخيط التكميلي. يكسر الضرر الذي تسببه المواد الكيميائية العمود الفقري للحبلا ويغير القواعد كيميائيًا. تتسبب الألكلة والأكسدة والمثيلة في تلف القواعد. تتسبب الأشعة السينية وإشعاعات جاما في حدوث فواصل مفردة أو مزدوجة في الحمض النووي.

يصبح التغيير في تسلسل القواعد إذا تم تكراره وتمريره إلى الجيل التالي دائمًا ويؤدي إلى حدوث طفرة. في الوقت نفسه ، تعتبر الطفرات ضرورية أيضًا والتي توفر المواد الخام للتطور.بدون التطور ، لم يكن للأنواع الجديدة ، حتى البشر ، أن تنشأ. لذلك من الضروري تحقيق التوازن بين الطفرة والإصلاح.

أنواع الضرر:

يشمل الضرر الذي يلحق بالحمض النووي أي انحراف عن هيكل اللولب المزدوج المعتاد.

1. طفرات بسيطة:

أبسط الطفرات هي تبديل قاعدة واحدة لقاعدة أخرى. في مرحلة انتقالية ، يتم استبدال بيريميدين بهرمي آخر وبيورين بآخر. تتضمن النسخة التحويلية استبدال بيرميدين ببيورين وبيورين بواسطة بيريميدين مثل T by G أو A و A by C أو T. تتمثل الطفرات البسيطة الأخرى في الكشف عن أو إدخال نيوكليوتيد واحد أو عدد صغير من النيوكليوتيدات. تسمى الطفرات التي تغير نوكليوتيد واحد الطفرات النقطية.

2. نزع الأمين:

يتضمن التغيير الشائع في الشكل أو الضرر نزع أمين السيتوزين (C) لتشكيل uracil (u) الذي يتزاوج مع الأدينين (A) في النسخ المتماثل التالي بدلاً من الجوانين (G) الذي كان من الممكن أن يقترن به السيتوزين الأصلي.

نظرًا لعدم وجود اليوراسيل في الحمض النووي ، فإن قاعدة الأدينين تتزاوج مع الثايمين (T). لذلك يتم استبدال زوج C-G بـ T-A في دورة النسخ المتماثل التالية. وبالمثل ، ينتج الهيبوكسانثين عن نزع أمين الأدينين.

3. القواعد المفقودة:

يتسبب انشقاق الرابطة N-glycosidic بين البيورين والسكر في فقدان قاعدة البيورين من الحمض النووي. وهذا ما يسمى التنقية. يصبح هذا الموقع الأبوريني آفة غير مشفرة.

4. التعديل الكيميائي للقواعد:

يؤدي التعديل الكيميائي لأي من القواعد الأربعة للحمض النووي إلى تعديل القواعد. تضاف مجموعات الميثيل إلى قواعد مختلفة. أشكال الجوانين 7- ميثيل جوانين ، 3 ميثيل جوانين. أشكال الأدينين 3-ميثيلادنين. أشكال السيتوزين 5- ميثيل سيتوزين.

استبدال المجموعة الأمينية بمجموعة كيتو يحول 5 ميثيل سيتوزين إلى ثايمين.

5. تشكيل ديمر بيريميدين (ثايمين ديمرز):

يعتبر تكوين ثايمين الثايمين شائعًا جدًا حيث يتم تكوين رابطة تساهمية (حلقة سيكلوبوتيل) بين قواعد الثايمين المجاورة. هذا يؤدي إلى فقدان الاقتران الأساسي مع الحامل المعاكس. قد تحتوي البكتيريا على آلاف الثنائيات مباشرة بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية.

6. فواصل حبلا:

في بعض الأحيان تنكسر روابط الفوسفوديستر في خيط واحد من لولب الحمض النووي. يحدث هذا بسبب مواد كيميائية مختلفة مثل البيروكسيدات والإشعاعات والإنزيمات مثل DNases. هذا يؤدي إلى كسر في العمود الفقري للحمض النووي. تعد فواصل الجدائل المفردة أكثر شيوعًا من فواصل الجدائل المزدوجة.

في بعض الأحيان ، قد تتسبب الأشعة السينية والحزم الإلكترونية والإشعاعات الأخرى في حدوث كسر في روابط الفوسفوديستر في كلا الشريطين والتي قد لا تكون معاكسة لبعضها البعض مباشرة. هذا يؤدي إلى فواصل حبلا مزدوجة.

بعض المواقع على الحمض النووي أكثر عرضة للتلف. هذه تسمى التوقفات الساخنة.

آليات الإصلاح:

تخلق معظم أنواع الضرر عوائق أمام النسخ أو النسخ. القواعد المعدلة تسبب سوء الاقتران ويمكن أن تسبب تغييرًا دائمًا في تسلسل الحمض النووي بعد النسخ المتماثل.

من أجل الحفاظ على سلامة المعلومات الواردة فيه ، فإن الحمض النووي لديه آليات إصلاح مختلفة.

1. الإصلاح المباشر:

يتم عكس الضرر بواسطة إنزيم إصلاح يسمى التنشيط الضوئي. تتضمن هذه الآلية إنزيمًا معتمدًا على الضوء يسمى DNA photolyase. يوجد الإنزيم في جميع الخلايا تقريبًا من البكتيريا إلى الحيوانات. يستخدم الطاقة من الضوء الممتص لشق الرابطة C-C لحلقة cyclobutyl من ثايمين الثايمين. بهذه الطريقة يتم تحويل ثايمين الثايمين إلى أحادي.

2. إصلاح الختان:

ويشمل إصلاح ختان القاعدة وإصلاح ختان النوكليوتيدات. يشتمل نظام إصلاح استئصال القاعدة على إنزيم يسمى N-glycosylase الذي يتعرف على القاعدة غير الطبيعية والرابطة الجليكوسيدية المتحللة بينه وبين السكر.

إنزيم آخر ، وهو نوكلياز داخلي يشق العمود الفقري للحمض النووي على الجانب 5 & # 8242 من القاعدة غير الطبيعية. ثم يزيل بوليميراز الحمض النووي من خلال نشاط نوكليازه الخارجي القاعدة غير الطبيعية. ثم يستبدلها بوليميراز الحمض النووي بقاعدة طبيعية ويغلق DNA ligase المنطقة.

يشتمل نظام إصلاح النوكليوتيدات على ثلاث خطوات: الشق والاستئصال والتركيب. يتم إجراء شق بواسطة إنزيم نوكلياز داخلي على وجه التحديد على جانبي الرقعة التالفة من الشريط. بهذه الطريقة يتم شق الجزء التالف من الخصلة.

إنزيمات نوكلياز الداخلية المعنية هي UvrA ، UvrB التي تتعرف على الامتداد التالف للحبل. تقوم UvrC بعمل شقين (شق) على كلا الجانبين. نوكلياز خارجي يزيل الخصلة التالفة. الانزيم المتورط هو UvrD.

في وقت لاحق ، يصنع بوليميراز DNA الخيط الجديد باستخدام حبلا تكميليًا كقالب. يشكل DNA ligase روابط phosphodiester التي تغلق الأطراف على حبلا مركب حديثًا.

3. إصلاح قاعدة عدم التطابق:

في بعض الأحيان يتم دمج القواعد الخاطئة أثناء عملية النسخ المتماثل ، ويتم تشكيل أزواج G-T أو C-A. يتم دائمًا دمج القاعدة الخاطئة في حبلا الابنة فقط. لذلك ، من أجل التمييز بين الخيطين لغرض الإصلاح ، يتم تمييز قواعد الأدينين لقالب القالب أو تمييزها بواسطة مجموعات الميثيل. وبهذه الطريقة ، فإن حلزون الحمض النووي المتماثل حديثًا يكون ميثيلًا. يحدث استئصال القواعد الخاطئة في الخيط غير الميثلي أو الابنة.

4. إصلاح إعادة التركيب أو نظام الاسترجاع:

في ثايمين الثايمين أو أي نوع آخر من الضرر ، لا يمكن أن يستمر تكاثر الحمض النووي بشكل صحيح. يتم ترك فجوة مقابل ثايمين الثايمين في حبلا الابنة المركب حديثًا. يتم إصلاح الفجوة عن طريق آلية إعادة التركيب أو آلية استرجاع تسمى أيضًا تبادل حبلا شقيقة.

أثناء تكرار الحمض النووي يتم إنتاج نسختين متطابقتين. يحتوي جزيء الحمض النووي المضاعف على أربعة خيوط A و B و C و D. تحتوي الخيوط A و C على نفس تسلسل الحمض النووي. السلاسل B و D لها نفس التسلسل كما هي متطابقة. يوجد ثايمين الثايمين في الخيط A. تمر شوكة النسخ الباهت لأنها لا تستطيع تكوين روابط هيدروجينية مع قواعد الأدينين الواردة ، مما يخلق فجوة في الشريط المركب حديثًا B.

في نظام إصلاح إعادة التركيب ، يتم استرجاع قطعة قصيرة متطابقة من الحمض النووي من الخيط D ويتم إدخالها في فجوة الشريط B. ولكن هذا يخلق فجوة في الخيط D والتي يتم ملؤها بسهولة بواسطة بوليميراز الحمض النووي باستخدام الشريط العادي C كقالب. يعتمد هذا الحدث على نشاط بروتين خاص Rec A. يلعب البروتين Rec A دوره في استرداد جزء من الشريط التكميلي من الجانب الآخر من شوكة النسخ لملء الفجوة. Rec A هو بروتين تبادل خيوط.

بعد ملء كلتا الفجوات ، يتم أحادي الثايمين. لذلك في آلية الإصلاح هذه ، يتم استرداد جزء من خيط الحمض النووي من جزء الحمض النووي المتماثل الطبيعي. يُعرف هذا أيضًا بآلية إصلاح فجوة حبلا الابنة.

5. آلية إصلاح SOS:

في بعض الأحيان ، تكون آلية النسخ غير قادرة على إصلاح الجزء التالف وتجاوز الموقع التالف. يُعرف هذا باسم توليف الترانزستور ويسمى أيضًا نظام التجاوز وهو نظام إصلاح في حالات الطوارئ. يتم تحفيز هذه الآلية بواسطة فئة خاصة من بوليميرات الحمض النووي تسمى عائلة Y من بوليميراز الحمض النووي والتي تصنع الحمض النووي مباشرة عبر الجزء التالف.


المحاضرة 7: علم الوراثة 2

قم بتنزيل الفيديو من iTunes U أو Internet Archive.

المواضيع التي تمت تغطيتها: علم الوراثة 2

المدربون: البروفيسور إريك لاندر

المحاضرة 10: Molecular Biolo.

المحاضرة 11: Molecular Biolo.

المحاضرة 12: Molecular Biolo.

المحاضرة 13: تنظيم الجينات

المحاضرة 14: Protein Localiz.

المحاضرة 15: الحمض النووي المؤتلف 1

المحاضرة 16: الحمض النووي المؤتلف 2

المحاضرة 17: الحمض النووي المؤتلف 3

المحاضرة 18: الحمض النووي المؤتلف 4

المحاضرة 19: دورة الخلية / الإشارة.

المحاضرة 26: الجهاز العصبي 1

المحاضرة 27: الجهاز العصبي 2

المحاضرة 28: الجهاز العصبي 3

المحاضرة 29: الخلايا الجذعية / استنساخ.

المحاضرة 30: الخلايا الجذعية / استنساخ.

المحاضرة 31: Molecular Medic.

المحاضرة 32: Molecular Evolu.

المحاضرة 33: Molecular Medic.

المحاضرة 34: الإنسان متعدد الأشكال.

المحاضرة 35: الإنسان متعدد الأشكال.

صباح الخير. صباح الخير. نعم فعلا. لذلك أريد أن ألتقط المكان الذي كنا فيه آخر مرة. تحدثنا في المرة الأخيرة عن تصميم Mendel التجريبي الأنيق. وليس فقط أنيقًا ولكن حريصًا جدًا أيضًا على امتلاك كائنات حية حقيقية.

وبذل الكثير من العمل في ذلك. تحدثنا عن ملاحظاته وخياره الرائع حقًا للعد. تحدثنا عن قدرته على النظر إلى الأرقام التي كانت تقريبية وتحدس بطريقة ما ما هو مثير للاهتمام فيها. وبالتحديد ، كان عليه أن يأخذ أرقامًا تقريبية ويقول ، حسنًا ، أعتقد أن هذه نسبة 3: 1 ، على الرغم من أنها كانت فكرة مجردة ، لكنها جيدة جدًا من جانبه. ومن الصعب معرفة متى تقوم بهذه القفزات ومتى تمزح ، لكن مندل حصل على الكثير من البيانات. لم أذكر أنه عمل ليس فقط على الدوران والتجاعيد ، لكنه عمل على سبع سمات مختلفة عبر نباتات البازلاء.

أظهر السبعة جميعًا هذه الخصائص المتسقة للغاية.

كان هناك نمط ظاهري متنحي ومسيطر ثم الجيل الأول. كان النمط الظاهري السائد من حيث التعريف واضحًا بكامل قوته.

وفي الجيل الثاني رأينا فصلًا بنسبة 3: 1.

لقد شعر بالرضا عن ذلك. قام بتنبؤات أخرى بناءً على هذا. وكان قادرًا على تكوين قصة متماسكة للغاية.

وكما أوضحت أيضًا في المرة السابقة ، فقد غرقت مثل الحجر لأنها كانت قصة مجردة تمامًا ، فكرة وجود هذه الجسيمات من الميراث ، عوامل الميراث. لا يمكنك وضع إصبعك عليهم ، والناس يكرهون الأشياء التي لا يمكنك وضع إصبعك عليها. يقولون إنه مجرد نموذج.

حسنًا ، كما ذكرت في المرة السابقة ، فإن اكتشاف الكروموسومات في الخلايا وضع بالفعل الأساس لبداية ولادة جديدة للاهتمام في Mendelism ، في أفكار Mendel. والجزء المثير للاهتمام من هذا التوصيف للكروموسومات كان تصميم الرقصات الذي تحدثنا عنه في المرة السابقة.

هذا عادةً في الخلايا التي تخضع للانقسام ، الانقسام الانقسامي الطبيعي لتكوين المزيد والمزيد من الخلايا ، عندما تلطخ الخلايا وتنظر إليها قبل أن تدخل في الانقسام ، رأيت هذه الهياكل الشبيهة بـ X. مهما كان عددهم ، فقد اصطفوا على طول خط منتصف الزنزانة. لقد ظهروا في بعض الأحيان حتى يمكنك رؤيتهم نوعًا ما مرتبطين بشيء يسحبهم إلى الوراء.

وكانوا ينسحبون ليصنعوا خليتين تحتوي كل منهما على نصف X. سأل أحدهم في المرة السابقة ، لقد رسمت أربعة كروموسومات ، هل هذا لأن الخلايا بها أربعة كروموسومات؟

وكان الجواب لا. ذلك لأنه كان لدي مساحة لرسم أربعة كروموسومات في تلك الخلية. وهكذا هذه المرة قمت برسم ستة كروموسومات للإشارة إلى أنه يمكن أن يكون لديك أعداد مختلفة من الكروموسومات. هم عادة ، لكن لا يجب أن أشير دائمًا ، عدد زوجي من الكروموسومات في الكائنات الحية الأعلى. لكن على اي حال.

لذا رسمت ستة هذه المرة. والمثير للاهتمام هو هذا الانقسام الاختزالي. توليد الحيوانات المنوية والبويضات ، على سبيل المثال ، في الحيوانات ، هم الكروموسومات المصطفة مع تصميم رقصات مختلف. لقد اصطفوا في أزواج. وحيث يمكنك أن ترى اختلافات في أشكال الكروموسومات ، مثل ربما تم خفض نقطة العبور الصغيرة أو أن الكروموسومات كانت أقصر في الطول ، يبدو أن هناك شريكًا لها ، الشخص الذي له نفس الشكل الأساسي. وكانوا يصطفون في أزواج. وبعد ذلك سيخضعون لسلسلة من قسمين ، قسم واحد انتصافي ، قسم واحد وقسم ثانٍ ، قسمين.

وفي حالة الانقسام الاختزالي ، ستحصل على نسخة واحدة من كل زوج.

ثم ستخضع لجولة ثانية من الانقسام والتي بدت إلى حد كبير مثل الانقسام الفتيلي حيث سيتم تقسيم هذه الهياكل X إلى قطعتين. بعد ذلك ، فإن الفكرة القائلة بأن الأزواج ستذهب إلى الفرديين ثم بعد الإخصاب ، سوف يجتمع الفرديون معًا لإعادة تشكيل زوج مناسب حقًا لمندل. وهكذا ولدت نظرية الكروموسومات في الميراث. لذلك ، يصيح ، نظرية الكروموسومات في الميراث. هل غارقة في نظرية الكروموسومات في الوراثة؟ هل أعطيتك أدلة دامغة لتصدق ذلك؟ رقم كيف يحدث ذلك؟

يبدو من الطبيعي بالنسبة لك الآن.

لكن ، أعني ، كما تعلمون ، الدليل الوحيد هو أن هناك شيئًا آخر يحتوي على أزواج في الخلايا ، أليس كذلك؟ ماذا يعني أن بعض الأشياء الأخرى التي تتزاوج في الخلايا هي في الواقع حامل للجينات؟

نظرية الكروموسومات للوراثة هي أن عوامل مندل المجردة ، الجينات التي تعيش على هذه الكروموسومات ، هي هذه الكروموسومات ، أو شيء من هذا القبيل. تحملها هذه الكروموسومات. وببساطة حقيقة أن الكوريغرافيا الخاصة بالكروموسومات ليست هي نفسها ، أوه ، آسف ، هي نفس تصميم الكوريغرافيا لجينات مندل ، وهذا الارتباط. في الواقع ، إنه ارتباط بأثر رجعي.

لم يكن لدي أي توقع بأن هذه الكروموسومات ستفعل ذلك.

لقد رأيت للتو أن الكروموسومات فعلت ذلك وقلت ، حسنًا ، كما تعلمون ، يمكن أن يفسر ذلك ملاحظات مندل حول الجينات.

وهناك فرق كبير بين ذلك يمكن أن يفسر ، وهذا يتفق مع البيانات ، وهذا يقدم حالة مقنعة أن هذا صحيح. لذلك كان هناك بعض الأشخاص الذين اقتنعوا فورًا بفكرة نظرية الكروموسومات في الوراثة ، وكان هناك أشخاص آخرون ما زالوا متشككين في هذا الأمر ، أن هذه الكروموسومات نفسها ليست ذات صلة بالميراث. وبالفعل ، شعر الكثير من الناس ، في هذه المرحلة ، في أوائل القرن العشرين ، أن عمل الجينات بأكمله لم يكن فكرة ساحقة على أي حال.

ومحاولة توحيد هذين الاثنين كانت تذهب بعيدًا بعض الشيء.

لذا يجب أن أعيدك الآن إلى بعض الأشياء التي تركناها دون حل في المرة السابقة ، وهو قانون مندل الثاني للوراثة. لأنه إذا كنا سنبدأ حقًا في بناء حالة أن الكروموسومات تحمل جينات بالفعل ، فمن الأفضل أن نحصل على بعض الاتساق الجاد مع جوانب أكثر تعقيدًا من النظرية أو نبحث بشكل أفضل عن بعض التناقضات. لذلك تتذكر ، وقد ذكرت ، أن مندل يدرس سبع سمات مختلفة.

اثنان منهم ، الاستدارة والأخضر ، وكلاهما من الأنماط الظاهرية السائدة تحت هذه الجينات الافتراضية ، كبير R ، كبير R ، بيج G ، كبير G ، والسمات المتنحية المرتبطة بهذه الجينات نفسها ، التجاعيد والأصفر ، الصغير R ، الصغير R ، القليل G ، القليل G. عندما تصنع صليبًا من الجيل الأول على ماذا تحصل؟ آسف؟ تحصل على جولة والأخضر النمط الظاهري. ومن الناحية الجينية ما هم؟

بيغ آر ، آر صغير ، جي جي ، جي الصغيرة ، أليس كذلك؟ سيكون هذا هو النمط الجيني.

ستكون هذه الكائنات متغايرة الزيجوت.

في الواقع ، سيكونون متغاير الزيجوت.

سيكونون متغاير الزيجوت للجين الذي يتحكم في الشكل وسيكونون متغاير الزيجوت بالنسبة للجين الذي يتحكم في لون البذور.

نعم؟ الآن ، لنفترض أننا قمنا بعمل تقاطع إلى RRGG ، الوالد الذي لديه النمط الظاهري المتنحي لكل من هاتين السمتين.

نحن نتدرب على كلماتنا هنا ، أليس كذلك؟ ماذا سيساهم هذا الوالد ، الوالد الثاني في الأمشاج؟ ماذا ستكون الأمشاج من هذا الوالد؟ ليتل آر ، القليل جي.

يجب أن يكونوا صغيرين R ، صغيرين G لأن هذا كل ما تقدمه. القليل جدًا R ، القليل من G.

نعم؟ ماذا سيساهم هذا الوالد؟ يمكن أن يعطي R كبيرة ، G كبيرة يمكن أن تعطي القليل من R ، صغيرة G يمكن أن تعطي ، من حيث المبدأ ، القليل من R ، أو G أو R كبيرة ، أو G صغيرة.

من الناحية النظرية ، أي من هؤلاء ممكن. وما هي النسبة التي ذكرها مندل؟ 1: 1: 1: 1: 1 ، متساوٍ جدًا.

هذا صحيح. 1: 1: 1: 1. هذه هي التشكيلة المستقلة للسمات. هذا ما يسميه هذا. تشكيلة مستقلة من السمات.

هذا يعني أن ميراث الجولة وميراث الأخضر غير مرتبطين ببعضهما البعض ، أليس كذلك؟

معرفة أيهما حصلت عليه من أجل الاستدارة ، وأي واحد حصلت عليه من أجل الخضرة ، لا ينقلون أي معلومات عن بعضهم البعض.

فكيف نفسر هذا من منظور نظرية الكروموسومات في الوراثة؟ حسنًا ، يمكننا أن نفسر هذا من منظور نظرية الكروموسومات للوراثة بالقول ، على سبيل المثال ، أنه في هذا الوالد المتغاير الزيجوت هنا ، تم حمل R الكبيرة والصغيرة R على الكروموسومات التي تقترن مع بعضها البعض ، الكروموسومات المتجانسة. و G ، الصغير G تم حملهما على زوج مختلف من الكروموسومات المتجانسة في صورة الانقسام الاختزالي الخاصة بي هناك. نعم؟ إذا كان هذا هو الحال ، فعندما تم فصل هذه الكروموسومات في الخطوة الأولى للانقسام الاختزالي ، الانقسام الاختزالي الأول ، فقد يكون R الكبير و G الكبير على الجانب الأيسر. قد يكون R كبيرًا وكان G الصغير على الجانب الأيسر. قد يكون ذلك الصغير R و G الكبير على جانب واحد ، إلخ. لأن هذه كروموسومات مختلفة. كان بإمكانهم اختيار الاصطفاف بطرق مختلفة.

كل هذا رائع. لذا فإن قانون مندل للتشكيلة المستقلة يتوافق مع نظرية الكروموسومات ، إلا أننا أشرنا في المرة السابقة ، إلا إذا كان R الكبير و G الكبير على نفس الكروموسوم.

ثم سيكون لدينا بعض الشرح لنفعله. لذلك ربما كان مندل محظوظًا فقط وكان R الكبير و G الكبير على كروموسومات مختلفة.

ولكن ماذا لو اتخذ صفة ثالثة؟ حسنًا ، ربما كان السبب في حصوله على 1: 1: 1: 1 لهذه الصفات هو أنه كان أيضًا على كروموسوم مختلف ، صفة رابعة. وقلت انه درس كم صفات؟

سبع سمات. إذا أعطوا جميعًا تشكيلة 1: 1: 1: 1 ، فسيتعين عليهم جميعًا أن يكونوا على كروموسومات مختلفة. كم عدد الكروموسومات الموجودة في البازلاء؟

كم عدد أزواج الكروموسومات التي تمتلكها البازلاء؟ سبعة.

مثير جدا. ربما كان محظوظًا للتو.

في الحقيقة ، لقد فعل. نحن نعلم ذلك. هم على كروموسومات مختلفة.

رغم ذلك ، فإنه يجعلك تتساءل عما إذا كان ربما كان لديه صفة ثامنة قامت بشيء مضحك وقرر عدم وضعها في هذه الورقة.

انا لا اعرف. إنه شيق. كما أقول ، هناك خيار يتعلق بما تريد الإبلاغ عنه في أي نقطة هنا. لذا افترض أننا بدلاً من ذلك كان لدينا كبير R و G الكبير ، و R الصغيرة و G الصغيرة كانت على نفس الكروموسوم. ثم كانوا قد ورثوا من الوالد المشترك هنا ، لنقل من هنا إلى F1. سيبدو F1 هكذا. إذا كانوا على كروموسومات مختلفة ، فسيبدو مثل هذا. إذا كان من نفس الكروموسوم سيبدو هكذا. والآن دعنا نصنع بطاقة أداء صغيرة لما سينتقل إلى الجيل القادم.

لدينا احتمال أن ينتقل. هذا يمكن أن يمر. أوه ، دعنا نحافظ على النتيجة. بيغ آر ، جي جي يمكن أن تنتقل.

القليل R ، القليل من G يمكن أن يتناقل. R الكبير ، G الصغير يمكن أن ينتقل. و R الصغيرة ، يمكن نقل G الكبير.

وإذا كانت على كروموسومات مختلفة ، فإننا نتوقع ربعًا وربعًا وربعًا وربعًا. لكن إذا كانوا على نفس الكروموسوم فماذا نتوقع؟ ماذا سيخرج من هذا؟ إما أنك ستحصل على هذا ، وفي هذه الحالة ستحصل على كل من R الكبير و G الكبير ، أو ستحصل على هذه ، وفي هذه الحالة تحصل على R الصغيرة و G الصغيرة ، نصف ، نصف ، صفر ، صفر. أوه ، هذا مختلف تمامًا. ماذا يقول قانون مندل للتشكيلة المستقلة؟ انها تفضل هذا.

لكن قانون مندل للتشكيلة المستقلة لا يمكن أن يكون صحيحًا إذا رأينا ذلك. لذلك لم يلاحظ مندل هذا.

ولكن إذا صدقنا حقًا نظرية الكروموسومات هذه ، فإننا نتوقع رؤيتها في النهاية. إذن من سيكون على حق ، مندل أم نظرية الكروموسومات؟ أنت تصوت لكليهما.

كم عدد الأصوات لمندل؟ كم عدد الأصوات لصالح نظرية الكروموسومات؟ كم عدد التصويت لكليهما؟ كيف يمكنك الحصول على كليهما؟ ستكون البيانات متناقضة. كم صوتا لايوجد؟

همم. نعم. بخير. إذن لدينا تنبؤ مختلف تمامًا.

لاحظ أن هذه هي الأنواع الأبوية للكروموسومات.

هم الذين دخلوا في الصليب في المقام الأول ، الكبير R و G الكبير. هذه هي الأنواع غير الأبوية من الكروموسومات.

إنهم الأشخاص ، إنهم المجموعات ، R كبيرة و G كبيرة لا تتطابق مع أي من الوالدين. هذا مزيج جديد.

حسنًا ، لقد استغرق الأمر بعض الوقت قبل أن يحل الناس هذا الأمر.

وفي النهاية تم فرزها في ذباب الفاكهة.

وهي ، بالطبع ، الحالة التي لم يتضح فيها صحة مندل ولا هذا التنبؤ الصارم من نظرية الكروموسومات. لا ينطبق قانون مندل للتشكيلة المستقلة على جميع السمات ، لكن هذا النموذج الصارم للغاية من بديلين لا ينطبق أيضًا. لذلك دعونا نلقي نظرة على بعض البيانات الحقيقية. تأتي البيانات من توماس هانت مورغان ، عالم الأحياء التطوري الذي أصبح في النهاية أحد أعظم علماء الوراثة في القرن في كولومبيا. كان في جامعة كولومبيا يدرس ذباب الفاكهة. وهو يدرس ذباب الفاكهة بدلاً من البازلاء. هل يمكنك التفكير في أي أسباب وجيهة تجعل من المنطقي دراسة ذباب الفاكهة بدلاً من البازلاء؟ آسف؟ لديها أربعة كروموسومات بدلاً من سبعة. لا ، أربعة ، سبعة.

هل ذهب أحد إلى جامعة كولومبيا؟ أعني إلى أين ستزرع البازلاء ، أليس كذلك؟ [ضحك] أعني أنه في مانهاتن.

أيضا ، ما الخطأ في دراسة البازلاء؟

تستغرق وقتا طويلا. كم جيل من البازلاء ستحصل على سنة في مانهاتن؟ ليس الكثير. ذباب الفاكهة ، كم من الوقت يستغرق؟ اسبوعين. تحصل على جيل كل أسبوعين. إذا كنت تريد بالفعل كتابة بعض الأوراق.

أعني أنه إذا كان لديك وظيفة يومية كراهب ، فيمكنك القيام بأشياء البازلاء التي تستغرق وقتًا طويلاً. لكن ، على سبيل المثال ، إذا كنت تحاول الحصول على منصب في كولومبيا ، فقد ترغب بالفعل في القيام بشيء يمكنك الحصول عليه بضعة أجيال كل شهر أو شيء من هذا القبيل. لذلك كانت ذبابة الفاكهة أفضل بكثير.

إنهم أيضًا ، كما تعلم ، لا يأخذون الحقول والأشياء.

أنت تزرعها في قوارير صغيرة مع بعض الطعام في الأسفل ، وبعض الخميرة المتوسطة في الأسفل وسدادة قطنية صغيرة في الأعلى.

كما تعلمون ، إنها مريحة للغاية. يمكنك زراعة zillions و zillions من ذباب الفاكهة. لهذا السبب تم اختيار ذبابة الفاكهة ، وهي سهلة وقصيرة الجيل ، وما إلى ذلك. وهناك الكثير من الاختلافات الطبيعية هناك. يحب علماء الوراثة اختيار الكائنات الحية التي يسهل التعامل معها حتى تتمكن من القيام بالكثير من العمل.

ولذباب الفاكهة أربعة كروموسومات. إذن N يساوي أربعة.

هذا هو أربعة أزواج من الكروموسومات. لذلك أقام صليبًا. كان التقاطع F0 بين ذبابة عادية. والطريقة التي نقولها طبيعية في علم الوراثة في النوع البري. نعم؟ النوع البري. هذا هو النوع في البرية. في الواقع لا يعني ذلك أنه من النوع الموجود في البرية.

هذا يعني أنه أيا كان النوع الذي اختاره عالم الوراثة كسلالة مرجعية له أو لها ، لكنه يسمى النوع البري.

وأقام تقاطعًا بين ذبابة من النوع البري ، بواسطة ذبابة لها خاصيتان مثيرتان للاهتمام. كان جسده أسود وأجنحته سيئة الشكل ، ويطلق عليهما اسم أثري.

كما تعلمون ، هذه الأشياء المجنحة الصغيرة المضحكة التي لم تنجح ، لم تنمو بشكل صحيح ، إلخ. لذا فبدلاً من لون جسم الذبابة الطبيعي ، وهو نوع من السمرة حول وسطها ، كان أسودًا حول منتصفها وجناحيها قصيران جدا. الفرضية هي أن هناك جينات تتحكم. وفي الواقع ، من خلال إظهار الميراث المندلي الأسود كان سمة مندل واحدة كانت متنحية للون الجسم الطبيعي ، كانت الأثرية سمة مندلية واحدة كانت متنحية لشكل الجسم الطبيعي.

وكان النمط الجيني للنوع البري طبيعيًا متماثل الزيجوت ، والذي سأكتبه على أنه زائد زائد الآن. يفضل علماء الوراثة في الواقع هذه المصطلحات الإضافية بدلاً من Rs الكبيرة والقليل من Rs.

زائد زائد. وسنأخذ أنثى وسنقوم بنقلها إلى ذكر متماثل الزيجوت من أجل الجين الذي يتحكم في لون الجسم هناك وهذا الجين الذي يتحكم في شكل الجناح ، وسننظر إلى النسل. هكذا يجعل F1.

F1 لديها ما النمط الجيني؟ إنهم زائدون عن اللون الأسود ، بالإضافة إلى F1 الأثري. نعم؟ إذن ، ما يفعله هو أنه يأخذ ، على سبيل المثال هؤلاء الذكور ، ويعيدهم إلى الذباب هنا الذي لديه النمط الظاهري المتنحي المزدوج يفعل ما نسميه صليب الاختبار.

هذا هو الاسم الآن. لقد بدأنا في تقديم المزيد من هذه الأسماء. صليب الاختبار ، عندما تعود إلى الزيجوت المتماثل للنمط الظاهري المتنحي. وما يخرجه ، نفس الصورة التي رسمتها من قبل ، لكننا اعتدنا للتو على التسميات ونعتاد على تسميات مختلفة قليلاً هنا. يمكنه إما أن يحصل ، دائمًا على أسود ، أثري ، أسود ، أثري ، أسود ، أثرى من الوالد الموجود على اليمين.

وهنا يمكنه الحصول على زائد ، بالإضافة إلى أنه يمكن أن يصبح أسودًا ، أثريًا ، يمكن أن يصبح أسودًا ، زائدًا أو يمكنه الحصول على زائد ، أثري. وكما قلنا هناك ، ستكون التوقعات أنه إذا كانت هذه على كروموسومات مختلفة ، فسيحصل على 25٪ ، 25٪ ، 25٪ ، 25٪. إذا كانوا على نفس الكروموسوم بموجب تفسير بسيط جدًا لنظرية الكروموسومات في الوراثة ، فسيحصل على 50٪ ، 50٪ ، صفر ، صفر.

وفي الحقيقة ، ما الذي حصل عليه؟ 965 و 944 و 206 و 185. ما رأيك في ذلك؟ ما هي النظرية المؤكدة؟ لا؟

حسنًا ، ربما يكون هذا مجرد تذبذب إحصائي حول السطر الأول.

ألا تعتقد ذلك؟ كيف ذلك؟ الطريق برية جدا.

لكن ، أعني ، هذه من الأنواع البرية ، لذا ربما. [ضحك] إذن هل تعتقد أن هذه الأرقام بعيدة جدًا ، ربع ، ربع ، ربع حتى يمكن تصديقها؟ أوه. ليس فقط أنها بعيدة 25٪ ، 25٪ ، 25٪ ، 25٪ ، ولكن هناك شيء مريب. النوعان الأبويان أعلى بكثير من النوعين غير الأبوين.

هذا ما يقوله لك. يا للاهتمام.

ماذا عن هذا الآخر ، 50٪ ، 50٪ ، صفر ، صفر؟ هل يمكن أن يكون هذا تذبذبًا حول الصفر؟ لا. هذا من السهل جدًا رفضه لأن الصفر ، ليس مثل ما يقرب من الصفر.

يجب أن يكون هذا صفرًا. لا يجب أن ترى أيًا من هؤلاء ، أليس كذلك؟ لأنهم لم يدخلوا إذا كانوا على نفس الكروموسوم.

إذن ماذا سنفعل؟ نحن نتصرف مثل مندل ، جيد. نرى شيئًا مضحكًا في البيانات هنا.

حتى أنك رأيت شيئًا أبعد من ذلك ، إنه غريب بعض الشيء ، لكنه في الواقع غريب بعض الشيء في اتجاه مثير للاهتمام.

كم منهم من النوع الأبوي؟

حسنًا ، إنها 965 زائد 944. كم عدد الأنواع غير الأبوية؟

إنها 206 زائد 185. لذا دعونا نفهم ما هي النسبة ، وتكرار الأنواع غير الأبوية.

حسنًا ، إنه 206 زائد 185 على 206 زائد 185 زائد 965 زائد 944 ، وهو ما يساوي 17٪. حسنًا ، إنها 17٪.

نحن نعرف الآن ما هو الجواب. عندما تأخذ سمتين وتتخطاهما بهذه الطريقة ، صفتان متنحيتان وتقومان بإجراء اختبار تقاطع ، لن تكون النسبة 25٪ ، 25٪ ، 25٪ ، 25٪ أو لن تكون 50٪ ، 50٪ ، صفر صفر. في الواقع ، ستكون دائمًا 17٪.

لما لا؟ لكن مندل نظر إلى بياناته ، وقال 3: 1.

إنها تحاول أن تقول 3: 1. أليس هذا يحاول أن يقول 17٪؟

نعم. حسنًا ، انظر ، هذا هو الشيء ، ما يجب فعله بهذا الرقم.

ماذا يعني هذا 17٪؟ الآن ، بالطبع ، تعلمون جميعًا أن هذا هو إعادة التركيب الجيني ، أليس كذلك؟ أنت تعلم أن هذه الكروموسومات تتبادل المواد. لا أستطيع أن أمزح معك بشأن ذلك. لكن ضع نفسك في أيام توماس هانت مورغان وهو يبحث في هذه البيانات ويحاول معرفة ما الذي يحاول 17٪ إخباره به.

كان هناك أشخاص حول كولومبيا وأماكن أخرى يقولون ، هذا الرقم 17٪ يقول الكثير عن علم وظائف الأعضاء. إنه بيان حول العلاقة التنموية للجينات. وكانوا يحاولون قراءة كل أنواع الأشياء في هذه الأرقام.

أول شيء هو أن نختبر المزيد من أزواج السمات.

ماذا عن زوج آخر؟ إذا قمت بذلك ، فهل تحصل على 17٪؟

لا. اتضح أنه ربما تحصل على 8٪. تفعل ذلك مع زوج آخر ، ربما تحصل على 9٪. لذا فهو ليس ثابتًا. يمكننا رفض فكرة أن 17٪ ثابت مثل e أو واحد على pi أو شيء من هذا القبيل.

لكننا ننظر إلى هذه الأرقام ، وأراد الكثير من الناس تفسيرها على أنها أعداد فسيولوجية. شيء عن بيولوجيا هذه الصفات. لذا - - يمكننا تسمية هذا الشيء ، تكرار الأنواع غير الأبوية.

يمكننا أن نطلق على هذا معدل إعادة التركيب. لأن لدينا تركيبات جديدة ، أليس كذلك؟ قد يعني معدل إعادة التركيب هذا ، وأنت تعلم بالفعل أنك تفكر في ما يعنيه حقًا - - بطريقة ما لدينا أسود ، أسود ، زائد ، زائد. وفي F1 لدينا أثري ، أثري ، زائد ، زائد. وبطريقة ما ، قام هذان الكروموسومات بتبادل المواد الجينية بحيث يكون الكروموسوم الجديد الذي تحصل عليه مثل هذا. وتحصل على نوع مؤتلف.

تحصل على إعادة التركيب بين هذه الكروموسومات. وهناك معدل إعادة التركيب. ومعدل إعادة التركيب هو عدد مرات حدوث هذا النوع من التبادل. وما الذي يعتمد عليه معدل إعادة التركيب؟ المسافة بين هذين الجينين.

أنت تعرف هذا لأنه تم إخبارك بهذا منذ روضة الأطفال ، أليس كذلك؟ إنه موجود في جميع كتب المدرسة الثانوية وأشياء مثل أو أيا كان. يقومون بتدريس علم الوراثة في وقت سابق وفي وقت سابق هذه الأيام ويتم عرضه على التلفزيون والأشياء. لكن هذه فكرة جيدة أن معدل إعادة التركيب يعتمد على المسافة. وهذا المعدل الذي قد يكون 17٪ أو 1٪ أو 8٪ أو قد يكون من يعلم ، يعتمد على المسافات وانعكاس المسافة.

لكن يا جولي ، ما الدليل على ذلك؟ ألسنا فقط نصنع نظرية لشرح البيانات هنا؟ ليس لدينا نظرية ، نحن نحاول فقط إصلاح نظرية الكروموسومات. لن تتنبأ نظرية الكروموسومات بهذه الأنواع المؤتلفة. كان من الممكن أن يتنبأ بأننا نخرج الأنواع الأبوية فقط. لذلك نظرًا لأننا نحصل على أنواع غير أبوية ، نقول ، حسنًا ، الكروموسومات مختلطة وستتبادل الأجزاء. نظرًا لأننا لا نحصل دائمًا على نفس النسبة ، فعلينا أن نعوض حقيقة أن النسبة تختلف بطريقة ما بسبب شيء ما ، المسافة. لا يمكننا مراقبة المسافة. مستحيل أن مورغان كان قادرًا على النظر إلى الكروموسوم ومعرفة مكان وجود الجينات. إذن أي رقم تريد إعطائه له ، سيقول فقط إنه المسافة. هذا ليس ساحقا.

الآن ، ما هو الدليل على أن الكروموسومات تتبادل المواد؟

لماذا نعتقد أن أشياء مثل هذه تحدث؟

آه ، اتضح أنه يمكنك أخذ أمشاج ذبابة الفاكهة ، وأمشاج أخرى ، والنظر إليها بالمجهر. ما تفعله هو النظر إليهم عن كثب ، الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي. تضع غطاءً عليها ، تسحقها ، تضيف القليل من الصبغة وأنت تنظر.

وقد اتضح أنه حقًا ، عندما تنظر إلى المجهر ، يمكنك رؤية أشياء من هذا القبيل ، من الكروموسومات ملقاة فوق بعضها البعض من هذا القبيل. هذه تسمى chiasmata ، الصلبان. Chiasma أو chiasmata الجمع. يمكنك رؤيته في المجهر. فهل يوضح ذلك بشكل مقنع حدوث إعادة التركيب؟ هل انت مرتبك؟ لما لا؟

نعم. تضع مجموعة من الكروموسومات أسفل ، وتضع غطاء زجاجي زلة وتسحقها. حقيقة وجود شيئين فوق بعضهما البعض ، أعني أن هذا هو ما يتطلبه العلم. هل عليك في الواقع أن تكون صارمًا جدًا بشأن عدم رغبتك في أخذ دليل يدعم نظريتك لمجرد أنها تدعم نظريتك. الشك مهم جدا هنا. لذلك تقوم بسحق الغطاء ، وأحيانًا ، وليس دائمًا ، أحيانًا يسقط بعض الكروموسوم فوق كروموسوم آخر.

صفقة كبيرة. إذن كيف سنحصل على أي تنبؤات مقنعة؟ هذا ما استغرقه الأمر مع مندل. ما هي التنبؤات المقنعة التي يمكننا إجراؤها بأن ظاهرة إعادة التركيب هذه لها علاقة بالتصرف في الجينات على طول الكروموسومات؟

وإذا كان الأمر كذلك ، فهل يمكن أن يقدم بعض الدعم لنظرية الكروموسومات في الوراثة؟ حسنًا ، عندما تكون في مأزق ، يكون لديك مجال جديد ، لديك بيانات فوضوية ، تحتاج إلى تفكير جديد.

من أين تحصل على تفكير جديد؟ تحصل على تفكير جديد من الطلاب لأن الأشخاص القدامى يفكرون ، كما تعلم ، بأي طريقة كانوا يفكرون بها. لذلك ما تحتاجه حقًا هو الطلاب الصغار ليأتوا إلى الميدان وينظروا إلى البيانات بطريقة جديدة.

لذلك ، في هذه الحالة ، كان البطل طالب UROP في كولومبيا. لم يسموها UROP ، لكنها كانت نفس الشيء. لقد كان طالبًا في السنة الثانية يعمل في مختبر Thomas Hunt Morgan الذي جاء وحل هذه المشكلة بلطف شديد. كما تعلم ، أعتقد أن هذا يرجع جزئيًا إلى أن طلاب السنة الثانية لم يتلوثوا من قبل كل أنواع التفكير السابق.

لذلك نشأت فكرة الخرائط الجينية من خلال عمل ألفريد ستورتيفانت. كان Sturtevant طالبًا في السنة الثانية في جامعة كولومبيا في عام 1911. وبينما كان طالبًا جامعيًا يعمل في مختبر Thomas Hunt Morgan ، عاد إلى المنزل ، كما تعلم ، كان يعمل في المختبر ، وأخذ إلى المنزل كومة من البيانات.

وقال إنه يجب أن أفهم من كل هذه البيانات.

لا أفهم بالضبط ما الذي يحدث.

إليك بعض البيانات التي أخذها إلى المنزل. قام مختبر مورجان بإعداد تقاطعات ، لا تتضمن فقط صفتين بل ثلاث سمات في وقت واحد.

قاموا في الواقع بإعداد تقاطعات تتضمن ثلاث سمات ، الأسود ، ما يسمى الزنجفر وهو لون العين والأثري. ونظروا إلى F1 عند العبور إلى الذبابة المتماثلة اللواقح ثلاثية هنا ، وقاموا بحساب عدد الأنواع المؤتلفة من الأنواع المختلفة.

يمكنك إلقاء نظرة على الأنواع المؤتلفة بين الأسود والأثري.

لقد حصلنا بالفعل على تلك البيانات. يمكنك إلقاء نظرة على أنواع المؤتلف بين الأسود والزنجفر. يمكنك إلقاء نظرة على أنواع المؤتلف بين الزنجفر والأثرى. الآن ، لقد رسمت هذا كما لو أن هؤلاء يعيشون على كروموسوم وأنا أعرف ترتيبهم. عليك أن تتذكر ، لا نعرف أنهم يعيشون على كروموسوم. وبالتأكيد لم يكن Sturtevant يعرف ترتيبهم. نعم؟ لكن عليّ أن أرسمها لك ، لذا أرسمها لك لأن الرموز التي كان سيستخدمها كانت فوضوية للغاية ولا فائدة من تعلمها.

لذلك بدأ في إلقاء نظرة على البيانات من هذه الصلبان المختلفة.

ما وجده هو عندما ينظر فقط إلى اللون الأسود والأثري ، لذلك يتجاهل ما حدث مع الزنجفر ، ما هو معدل إعادة التركيب ، التردد الذي يلاحظ به أنواعًا جديدة ، أنواع غير أبوية؟ حسنًا ، لقد أجروا التجربة بالفعل في المختبر. وما الجواب؟

17٪. الآن ، ثم ينظر إلى الأسود إلى الزنجفر. لذلك هو فقط ، كما تعلم ، يخفي النمط الجيني للأثري. هناك أربعة احتمالات ، أسود ، سينابار ، أسود ، زائد ، زائد ، سينابار ، أسود ، سينابار.

ينظر إلى أنواع الوالدين ، الأسود ، الزنجفر أو الزائد ، زائد. ينظر إلى الأنواع غير الأبوية ، الأنواع المؤتلفة ، زائد ، الزنجفر أو الأسود ، زائد. يحسب عدد الأنواع غير الأبوية إلى العدد الإجمالي للذباب ويحصل على معدل إعادة التركيب بنسبة 9 ٪. نعم؟ لذا سأرسم لك هذا فقط. أخذ قطعة من الورق ورسم نفسه أسود ، الزنجفر ، الأثرية. قال أعتقد أن هذا له علاقة بالمسافة. كان هذا 17٪. احتمال حدوث تقاطع ، من إعادة التركيب الذي يحدث بين الأسود والأثري 17٪. واحتمال حدوث تقاطع ، كان تكرار حدوث التقاطع بين الأسود والزنجفر 9 ٪. هل لديك أي توقع؟ الزنجفر الأثري يجب أن يكون حوالي 8٪ زيادة أو نقصان.

ولكن ماذا لو كانت صورته خاطئة. ما هي الصورة الأخرى التي يمكن أن تكون الزنجفر؟ آه أجل. هناك صورة بديلة ، أليس كذلك؟ الصورة البديلة سوداء ، أثرية ، الزنجفر هنا بنسبة 9٪ ، 17٪. في هذه الحالة ، ما هو التنبؤ بزنجفر ، أثري؟ 26٪ ، أعطي أم خذ ، صحيح؟ علينا أن نتعامل مع هذه الأشياء بقسوة.

حسنًا ، هذا ليس توقعًا واحدًا ، لكنه يرجع إلى بديلين.

إما أنه يتوقع حوالي 8٪ أو أنه يتوقع حوالي 26٪.

إذن اثنان من التوقعات البديلة.

سينابار ، نسبة الدمج الأثرية 8٪. مم ، هذا جيد.

هذا جيد جدا. في المرة الأولى التي يقوم فيها أي شخص بالتنبؤ ، والتنبؤ الكمي الذي تم التحقق منه للتو من خلال البيانات.

Sturtevant أيضًا تفعل شيئًا مثيرًا للاهتمام.

إنه ينظر إلى الشيء الرابع ، وهو أمر مثير بعض الشيء.

عندما أنظر إلى أنواع الأمشاج التي يمكن أن تخرج منها ، أليس كذلك؟ إذا كانت فكرة إعادة التركيب الجيني هذه صحيحة ، ففي بعض الأحيان حدث تقاطع هنا في هذا الوالد في الفورمولا 1 ، وأحيانًا حدث تقاطع هنا ، وسيؤدي التقاطع هنا إلى ظهور اللون الأسود ، بالإضافة إلى الزنجفر ، والأثري. هنا سيؤدي إلى ظهور اللون الأسود ، الزنجفر ، زائد أو زائد ، زائد ، أثري إذا سارت في الاتجاه الآخر.

هل من الممكن في بعض الأحيان ، بموجب هذا النموذج ، أن تحصل على تقاطع أوفر؟ هل يمكن أن يكون الأمر كذلك ، إذا كنا نؤمن بهذه الأشياء ، قد يحدث تقاطع بين الأسود والزنجفر وقد يحدث تقاطع بين الزنجفر والأثري؟ ممكن ان يكون. كم مرة تعتقد أن هذا سيحدث؟ آسف؟ نادرا.

كيف نادرا؟ ما هي فرصة العبور هنا؟

حوالي 9٪ ، صحيح؟ كروس هنا؟

حوالي 8٪. لنفترض 9٪ أو 8٪ أو حوالي 10٪ للاستدارة فقط.

هناك احتمال بنسبة 10٪ بحدوث تقاطع في الفترة الأولى.

إنها فرصة بنسبة 10٪ للتقاطع في الفترة الثانية.

إنه حوالي 1٪ من الوقت. أقل بكثير من الآخرين.

ولكن في حوالي 1٪ من الوقت قد ترى أي نوع من الكروموسومات ينشأ؟ أسود زائد ، أثري.

حتى أسود زائد ، أثري أو زائد ، سينابار ، أثرية. هذه الكروموسومات ، عفوًا ، زائد. شكرا لك. ستكون هذه كروموسومات مضاعفة المؤتلف. سيحتاجون إلى حدثين لإعادة التركيب لشرحهم. وحتى أن لديك توقعًا بأنك قد تراها عند حوالي 1٪. ومن المؤكد أن Sturtevant يراها. إنها في الواقع أقل من 1٪ إلى حد ما.

اتضح أن احتمال الازدواج هو أقل بقليل من المستقل. هناك القليل مما يسمى التدخل ، لكن لا تقلق بشأنه. هذا تأثير من الدرجة الثانية.

وبتكرار يبلغ حوالي 1٪ ، يرى مؤتلفين مزدوجين.

هذا يخبره من في الوسط. إذا كان الزنجفر هو الذي يحتوي على هذه الخاصية ، لأنه إذا سأل عن عدد المرات التي يتم فيها توريث الزنجفر مع علامة الجمع ، فهذا نادر جدًا.

لكن الأثري يتم توريثه مع زائد ، بالإضافة إلى 9 ٪ من الوقت ، يتم توريث اللون الأسود مع زائد ، زائد ، آسف ، 8 ٪ أو 9 ٪ من الوقت ، لكن الزنجفر نادر جدًا. إذن كل هذا معًا يوضح أن هذا النموذج هنا للكروموسوم الخطي يقوم الآن ببعض التنبؤات الكمية الجيدة حول ما يحدث. لكن بالطبع هذه مجرد ثلاث جينات مختلفة ، الأسود ، الزنجفر والأثرى.

ماذا تريد؟ المزيد منهم على الأقل. أنا شخصياً أذهب للجميع. أنا معك. لكنه طالب جامعي ولديه ما يستطيع. والكثير.

حسنًا ، اتضح أن مختبر مورغان كان مشغولًا بعمل تقاطعات وكل هذا النوع من الأشياء وكان هناك المزيد من البيانات المتاحة.

لذلك عندما رأى هذا يحدث ، قال ، حسنًا ، دعونا نلقي نظرة على المزيد من الأشياء. وبدأ ، لأنه كان هناك الكثير من البيانات من المختبر ، يتجول ويأخذ كل هذه الأشياء ، الفص والجناح المنحني وأنواع أخرى من السمات المضحكة ، وبدأ يبحث في الترددات. ووجد أن هذا كان حوالي 9٪.

وكان هذا حوالي 8٪. ووجد أن هذا كان حوالي 5٪.

ووجد أن هذه كانت حوالي 5٪. وإذا كان هذان الرقمان 5٪ فقد كان توقعه 10٪. وتوقعه هنا سيكون 13٪ ، وما إلى ذلك. وقد تم التحقق من كل ذلك عن كثب. كان هذا مقيدًا للغاية ، فكرة أن معدلات إعادة التركيب تناسب نموذجًا خطيًا بسيطًا. إنه ليس مثاليًا ، بالطبع ، لأن تخيل ما يحدث. لنفترض أن لدي 10٪ ، 10٪ ، 10٪ ، 10٪ ، 10٪ ولدي عشرة مواقع ، كما تعلم ، لدي عشر فترات من هذا القبيل. ماذا سيكون معدل إعادة التركيب؟

100٪. ثم إذا كان لديك خمسة أخرى؟ 150٪. ماذا يعني ذلك؟

من الواضح أن هناك شيئًا خاطئًا بشأن مجرد استخدام النسب المئوية.

عليك نوعًا ما ، أعني بالنسبة للهواة ، أن النسبة المئوية تعكس عدد عمليات الانتقال.

لكن من الواضح أنه يجب عليك إجراء القليل من التصحيح لأنه لا يمكنك ، كما تعلمون ، إذا واصلت التراكم على الفواصل الزمنية ، فستحدث عمليات الانتقال المزدوجة والتي لن تنتج أنواعًا مؤتلفة.

لكن لا تقلق بشأن ذلك. يمكننا فقط إضافة النسب المئوية لهذا اليوم.

وعندما تفعل كل هذا فإنها تعمل. فعل Sturtevant كل هذا في ليلة واحدة. في سيرته الذاتية التي كتبها بعد حوالي 50 عامًا ، قال إنني عدت إلى المنزل ذات مساء ، وألغيت جميع واجباتي المدرسية ، وبقيت مستيقظًا طوال الليل وتمكنت من فهم كل هذه البيانات.

لذلك أعتقد أن هذا مثال على ليلة منتجة طوال الليل.

[ضحك] وهذا أيضًا مثال على الوقت الذي يكون فيه الخيار الصحيح لإلغاء واجباتك المدرسية. إذا كان أي شخص يرغب في القيام بأشياء مثل هذه ويكون منتجًا ، فمن المؤكد أنه يحق لك التخلص من الواجب المنزلي هنا أيضًا. لكن احضر بيانات جيدة مثل هذه عند الانتهاء. على أي حال ، هذه الفكرة هي خريطة جينية. كانت الخريطة الجينية مفهومًا مجردًا تمامًا ، يشبه إلى حد كبير مفهوم مندل المجرد عن وجود جينات.

نحن الآن نذهب إلى أبعد من ذلك ونقول أيًا كانت الجينات ، ما زلنا لا نعرف أنها الحمض النووي ، وما إلى ذلك. مهما كانت ، فهم يعيشون على خط ، ويتصرفون كما لو كانوا يعيشون على خط ، و يخضعون لإعادة التركيب ، إلخ.

وعندما أرى معدل إعادة التركيب ، وتكرار إعادة التركيب ، ومعدل إعادة التركيب الذي يساوي صفرًا ، يجب أن يعني ذلك أن الجينات قريبة جدًا من بعضها. إذا رأيت معدل إعادة التركيب قريبًا جدًا جدًا ، ولا يتم إعادة التركيب أبدًا ، أو معدلات إعادة التركيب ، أوه ، لا أعرف ، ربما 10٪ أو شيء من هذا القبيل ، حسنًا ، هناك مسافة بينهما. وإذا كانوا أبعد وأبعد ، أو على كروموسومات مختلفة تمامًا ، فما هو معدل إعادة التركيب هنا لكروموسومين مختلفين؟

نصف. نصف هؤلاء من غير الأبوين.

لذلك عندما تصل إلى معدل إعادة التركيب بنسبة 50٪ ، فهذا يعني أنهم يعيشون على قيد الحياة ، ويطلق عليهم غير مرتبطين ببعضهم البعض.

إما أنها على كروموسومات مختلفة تمامًا أو أفترض أن ذلك ممكن ، وفي الواقع من الممكن أن تكون بعيدة جدًا على نفس الكروموسوم بحيث يكون احتمال حدوث عمليات الانتقال مرتفعًا جدًا لدرجة أنها غير مرتبطة ببعضها البعض وأنا لا يمكن ملاحظة أي معدل تأشيب أقل من 50٪ ، اتضح أن العديد من الكروموسومات كبيرة بما يكفي بحيث يمكن حدوث الكثير من عمليات الانتقال ولا يمكنك بالفعل اكتشاف الارتباط في طرفي الكروموسوم. ولكن إذا قمت بربط بعض الجينات ببعضها البعض يمكنك أن ترى أن هذا مرتبط بهذا مرتبط بهذا مرتبط بهذا مرتبط بهذا.

نعم؟ حسنا. حسن. لذا فإن Sturtevant هو أحد أبطالي لأنه ابتكر هذا النموذج المجرد تمامًا هنا للكروموسومات ، للخرائط الجينية. حسنا. قصدت الحصول على هذا المجلس. هل لدى احد ما مكالمة؟ نعم. أخيرًا ، اسمحوا لي أن آخذ القسم 4 هنا. يبدأ هذا في تقديم دليل مقنع إلى حد ما على نظرية الكروموسومات لأنها قدمت مجموعة كبيرة من التنبؤات الغريبة جدًا.

وهم يصمدون إلى حد كبير. إليك شيء آخر قدم الكثير من الأدلة الجيدة على ذلك ، وهو الارتباط الجنسي.

أيضًا في مختبر مورغان ، الذي كان مكانًا مثمرًا للغاية ، يجب أن أقول ، كان الناس يتساءلون عن حقيقة أن الكروموسومات ، على الرغم من أنها تحدث دائمًا تقريبًا في أزواج تصطف مع بعضها البعض بشكل مثالي ، في العديد من الأنواع كان هناك زوجان غريبان.

زوج من الكروموسومات يقترن دائمًا ببعضهما البعض لكنهما لا يبدوان متشابهين. هذا يبدو مثل X.

كان لهذا النوع شكل Y. ومن ثم حصلوا على أسماء الكروموسومات X و Y. الآن هنا كان شيئًا مثيرًا للاهتمام. في ذباب الفاكهة ، كان لدى الذكور دائمًا زوج XY.

في الإناث كان دائمًا زوج XX. ماذا يخبرنا ذلك عن هذه الكروموسومات وماذا تفعل؟ آسف؟ يحدد الجنس. انتظر دقيقة. لماذا تعتقد أنه يحدد الجنس؟

إنها مرتبطة فقط بالجنس. لدى الإناث هذين الكروموسومين المضحكين. أنا آسف للذكور. الإناث لديها هاتين Xs. الذكور لديهم X و Y.

هل يجب أن يعني ذلك أنهم يحددون الجنس؟

ربما يحددهم الجنس. ربما ما يحدث هو أنه في الخلايا الأنثوية تحصل على كلا الكروموسومات ، ولكن في الخلايا الذكرية يأتي بعض الإنزيم ويمضغ نهاية الكروموسوم.

لا لا حقا. ربما هذه حالة فسيولوجية للكروموسومات. لماذا أنت مستعد تمامًا للقفز إلى استنتاج مفاده أن الكروموسومات تحدد الجنس ، وليس الجنس ، وليس الجنس الذي يحدد الكروموسومات؟ هذا لأنك تعرف الإجابة ، وقد تم إخبارك بكل هذا ، وما إلى ذلك. ولكني ، مرة أخرى ، أدعوك لتفكيك الدعم الذي لديك لذلك واسأل كيف تعرف ، أليس كذلك؟ كل هذه الأشياء قيل لك ، لكن كيف ستعرف؟

وكان هناك جدل كبير حول ما إذا كان هذا هو الحال بالفعل؟

فكيف تقنع الناس أن هذا صحيح؟

ليس من الواضح معرفة الاتجاه الذي ستسير فيه الأمور.

الدليل الأكثر إقناعًا ، ليس الدليل الوحيد ، ولكن الدليل الأكثر إقناعًا جاء من ذبابة واحدة تم عزلها في مختبر مورغان. وذبابة F0 التي لها خاصية مثيرة للاهتمام للغاية وهي أنه بدلاً من عيون drosophila الحمراء العادية ، كان لهذه الذبابة عيون بيضاء.

في حين أن هذه كانت ذبابة عادية ذات عيون حمراء. وسنستخدم أنثى هنا. عندما تتقاطع مع ذبابة بيضاء العينين وذبابة حمراء العينين ، فإن ما تجده هو أنه في جيل F1 ، كل الذباب ، ذكورًا وإناثًا ، عيون حمراء طبيعية.

ومع ذلك ، عندما آخذ أنثى عادية وأنا أعبر ظهرها ، آسف. أنثى عادية تخرج من جيل الفورمولا 1 ، والآن أعبرها إلى ذكر عادي ، إليكم ما يحدث.

جميع بناتها طبيعيات ، لكن أبنائها نصفهم طبيعيون ونصفهم ذوو عيون بيضاء مرة أخرى.

هذا غريب. لأول مرة لدينا سمة وراثية ، لون العين ، تظهر ارتباطًا في وراثة الجنس. هذا يقول لأول مرة أننا بدأنا نرى شيئًا يشبه الترابط ، مثل الارتباط الجيني ، والقرب الجيني ، مثل رسم الخرائط الجينية التي من شأنها أن تربط لون العين بالجنس.

ما هو النموذج؟ حسنًا ، بالطبع النموذج هنا هو أن هذه الذبابة ، نعرف الإجابة ، هي X على Y ، إنها ذكر. والكروموسوم X هنا لديه طفرة تجعله أبيض العينين. ما هذا العادي الذي يطير هنا؟

X على X. والكروموسومات X طبيعية.

عندما ننتقل إلى الجيل التالي ، أي نوع من النسل موجود؟

بنات هذا الصليب ما هو تركيبهم الوراثي؟ ماذا حصلوا من أبي؟ يحصلون دائمًا على كروموسوم X طبيعي من أبيهم. أنا آسف من أمي أعني.

ماذا حصلوا من أبي ، هؤلاء البنات؟ لقد حصلوا دائمًا على X بالعين البيضاء. لماذا لم يحصلوا على Y؟

لأنهن بنات ، أليس كذلك؟ إذا حصلوا على Y فسيكونون أبناء. لكنهم بنات. لذا فالبنات دائماً يحصلن على هذا الكروموسوم. الآن ، عندما تتزاوج هذه مع ذكر عادي ، X على Y ، البنات من أي نوع؟

ماذا حصلوا من والدهم؟ دائما X زائد.

وماذا حصلوا من والدتهم؟ إما X مع طفرة أو X زائد. في كلتا الحالتين تكون طبيعية ، لأننا نفترض أن هذه الطفرة ذات العين البيضاء متنحية. ماذا حصل الابناء؟

ماذا حصلوا من والدهم؟ Y. لماذا لا يحصلون على X؟

لأنهم أبناء. ماذا حصلوا من والدتهم؟

نصفهم يحصلون على X plus ، نصفهم يحصلون على متحولة X ، وهذا يفسر بوضوح ما يجري. الآن ، كروموسوم Y ، كونه كروموسوم قصير وقصير قصير ، ليس لديه نسخة من هذا الجين للون العين على الإطلاق.

لذلك قد تعتبرها أيضًا ، كما تعلمون ، متنحية ، على أنها تحمل الأليل من أجل السمة المتنحية.

ليس لديها أي نسخة وظيفية. لذلك بالنسبة للرجل ، فهو يحصل فقط على نسخة من والدته. وما حصل عليه من والدته يحدد تمامًا نمطه الظاهري. وهكذا ، فإن انتقال لون العين ، وهي سمة يتحكم فيها الجين على الكروموسوم X ، ترتبط بشكل جميل جدًا بنقل سمة الجنس.

قدم ذلك حجة مقنعة مفادها أن الكروموسومات هي التي تتحكم في الجنس وليس الكروموسومات التي تتحكم في الجنس.

حسنا. لذلك أنت تعرف كل هذه الأشياء. لقد سمعتم جميعًا عن مندل.

لقد سمعتم جميعًا عن إعادة التركيب. أفترض أنك سمعت بالخرائط الجينية. أنت تعرف عن كروموسومات X و Y وأشياء من هذا القبيل.

ما أريدك أن تستخلصه من كل هذا هو أنه لكي تعرف الأشياء حقًا عليك أن تكافح ضد النماذج.

عليك أن تفهم ما إذا كان النموذج قد تم إنشاؤه للتو لشرح البيانات أو ما إذا كان النموذج قد تم إثباته عن طريق اختباره بأي طرق جادة. كل هذه الأشياء استغرقت 30 أو 40 عامًا من المعركة الجادة قبل أن يستسلم آخر الناس ويقولون إن هذا كله مثبت. بالطبع ، من الآن فصاعدًا ، سنفترض أنه قد تم إثبات كل شيء وأنت تعرف ماذا تفعل به. وما بعدها إلى المرة القادمة.


المحاضرة 17: إصلاح الحمض النووي وإعادة تركيبه - علم الأحياء

يتم تصحيح معظم الأخطاء أثناء النسخ المتماثل بواسطة بوليميراز الحمض النووي أثناء النسخ المتماثل أو عن طريق آليات الإصلاح بعد النسخ المتماثل.

أهداف التعلم

اشرح كيف يتم إصلاح الأخطاء أثناء النسخ المتماثل

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • تتعرف إنزيمات إصلاح عدم التطابق على القواعد المدمجة بشكل خاطئ ، وتزيلها من الحمض النووي ، وتستبدلها بالقواعد الصحيحة.
  • في إصلاح استئصال النوكليوتيدات ، تزيل الإنزيمات القواعد غير الصحيحة مع عدد قليل من القواعد المحيطة ، والتي يتم استبدالها بالقواعد الصحيحة بمساعدة بوليميريز الحمض النووي والقالب DNA.
  • عندما لا يتم تصحيح أخطاء النسخ المتماثل ، فإنها قد تؤدي إلى حدوث طفرات ، والتي يمكن أن يكون لها في بعض الأحيان عواقب وخيمة.
  • يمكن أن تكون الطفرات النقطية ، التي يتم استبدال قاعدة بها بأخرى ، صامتة (بدون تأثير) أو قد يكون لها تأثيرات تتراوح من خفيفة إلى شديدة.
  • قد تتضمن الطفرات أيضًا عمليات إدخال (إضافة قاعدة) ، أو حذف (فقدان قاعدة) ، أو انتقال (نقل جزء من الحمض النووي إلى موقع جديد على نفس الكروموسوم أو في كروموسوم آخر).

الشروط الاساسية

  • إصلاح عدم التطابق: نظام للتعرف على وإصلاح بعض أشكال تلف الحمض النووي والإدخال الخاطئ أو الحذف أو سوء دمج القواعد التي يمكن أن تنشأ أثناء تكرار الحمض النووي وإعادة التركيب
  • إصلاح الختان النوكليوتيدات: آلية إصلاح الحمض النووي التي تصحح الضرر الذي تسببه الأشعة فوق البنفسجية ، بما في ذلك ثايمين الثايمين و 6،4 من المنتجات الضوئية التي تسبب تشوهات ضخمة في الحمض النووي

أخطاء أثناء النسخ المتماثل

يعد تكرار الحمض النووي عملية دقيقة للغاية ، ولكن يمكن أن تحدث أخطاء في بعض الأحيان كما يحدث عندما يقوم بوليميريز الحمض النووي بإدخال قاعدة خاطئة. قد تؤدي الأخطاء غير المصححة أحيانًا إلى عواقب وخيمة ، مثل السرطان. يمكن لآليات الإصلاح تصحيح الأخطاء ، ولكن في حالات نادرة لا يتم تصحيح الأخطاء ، مما يؤدي إلى حدوث طفرات في حالات أخرى ، تكون إنزيمات الإصلاح نفسها متحولة أو معيبة.

الطفرات: في هذا التفاعل التفاعلي ، يمكنك & # 8220 تعديل & # 8221 خيط DNA وتسبب طفرة. الق نظرة على التأثيرات!

يتم تصحيح معظم الأخطاء أثناء تكرار الحمض النووي على الفور بواسطة بوليميراز الحمض النووي الذي يراجع القاعدة التي تمت إضافتها للتو. في التدقيق اللغوي ، يقرأ DNA pol القاعدة المضافة حديثًا قبل إضافة القاعدة التالية حتى يمكن إجراء التصحيح. يتحقق البوليميراز مما إذا كانت القاعدة المضافة حديثًا قد تم إقرانها بشكل صحيح مع القاعدة الموجودة في حبلا القالب. إذا كانت القاعدة الصحيحة ، يضاف النيوكليوتيد التالي. إذا تمت إضافة قاعدة غير صحيحة ، يقوم الإنزيم بعمل قطع في رابطة الفوسفوديستر ويطلق النيوكليوتيدات غير الصحيحة. يتم تنفيذ ذلك عن طريق عمل نوكلياز خارجي لـ DNA pol III. بمجرد إزالة النيوكليوتيدات غير الصحيحة ، ستتم إضافة واحدة جديدة مرة أخرى.

تنقيح بوليميراز الحمض النووي: تصحيح الأخطاء اللغوية بواسطة بوليميراز DNA يصحح الأخطاء أثناء النسخ المتماثل.

لا يتم تصحيح بعض الأخطاء أثناء النسخ المتماثل ، ولكن بدلاً من ذلك يتم تصحيحها بعد اكتمال النسخ المتماثل ، يُعرف هذا النوع من الإصلاح باسم إصلاح عدم التطابق. تتعرف الإنزيمات على النيوكليوتيدات المضافة بشكل غير صحيح وتستأصله ثم يتم استبداله بالقاعدة الصحيحة. إذا ظل هذا غير مصحح ، فقد يؤدي إلى مزيد من الضرر الدائم. كيف تتعرف إنزيمات إصلاح عدم التطابق على أي من القاعدتين غير صحيح؟ في بكتريا قولونية، بعد التكرار ، يكتسب الأدينين الأساسي النيتروجيني مجموعة ميثيل ، وستحتوي خيوط الحمض النووي الأبوي على مجموعات ميثيل ، في حين تفتقر السلسلة المركبة حديثًا إليها. وبالتالي ، فإن بوليميراز الحمض النووي قادر على إزالة القواعد المدمجة بشكل غير صحيح من الخيط غير الميثيلي المركب حديثًا. في حقيقيات النوى ، الآلية ليست مفهومة جيدًا ، ولكن يُعتقد أنها تتضمن التعرف على النكات غير المختومة في الخيط الجديد ، بالإضافة إلى ارتباط مستمر قصير المدى لبعض بروتينات النسخ مع حبلا الابنة الجديدة بعد التكرار. منجز.

إصلاح عدم التطابق: في إصلاح عدم التطابق ، يتم الكشف عن القاعدة المضافة بشكل غير صحيح بعد النسخ المتماثل. تكتشف بروتينات إصلاح عدم التطابق هذه القاعدة وتزيلها من الخيط المركب حديثًا عن طريق عمل نوكلياز. تمتلئ الفجوة الآن بالقاعدة المقترنة بشكل صحيح.

في نوع آخر من آلية الإصلاح ، إصلاح استئصال النوكليوتيدات ، تحل الإنزيمات محل القواعد غير الصحيحة عن طريق إجراء قطع على طرفي القاعدة غير الصحيحة 3 & # 8242 و 5 & # 8242. تتم إزالة جزء من الحمض النووي واستبداله بالنيوكليوتيدات المزاوجة بشكل صحيح عن طريق عمل DNA pol. بمجرد ملء القواعد ، يتم سد الفجوة المتبقية بوصلة فوسفوديستر محفزة بواسطة DNA ligase. غالبًا ما تستخدم آلية الإصلاح هذه عندما يتسبب التعرض للأشعة فوق البنفسجية في تكوين ثنائيات بيريميدين.

DNA Ligase I يصلح تلف الكروموسومات: يحدث تلف الحمض النووي ، بسبب العوامل البيئية وعمليات التمثيل الغذائي الطبيعية داخل الخلية ، بمعدل 1،000 إلى 1،000،000 آفة جزيئية لكل خلية يوميًا. يحيط إنزيم خاص ، DNA ligase (كما هو موضح هنا بالألوان) ، الحلزون المزدوج لإصلاح خيط مكسور من الحمض النووي. يعد DNA ligase مسؤولاً عن إصلاح الملايين من فواصل الحمض النووي التي تم إنشاؤها خلال المسار الطبيعي لحياة الخلية & # 8217s. بدون الجزيئات التي يمكنها إصلاح مثل هذه الفواصل ، يمكن للخلايا أن تتعطل أو تموت أو تصبح سرطانية. تحفز ليجازات الحمض النووي الخطوة الحاسمة للانضمام إلى الفواصل في الحمض النووي المزدوج أثناء إصلاح الحمض النووي وتكرارها وإعادة التركيب ، وتتطلب إما أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) أو نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD +) كعامل مساعد.

إصلاحات ختان النوكليوتيدات: استئصال النوكليوتيدات يصلح ثايمين الثايمين. عند التعرض للأشعة فوق البنفسجية ، يمكن أن يشكل الثايمين المتاخم لبعضه ثايمين الثايمين. في الخلايا الطبيعية ، يتم استئصالها واستبدالها.

تلف الحمض النووي والطفرات

الأخطاء أثناء تكرار الحمض النووي ليست السبب الوحيد لظهور الطفرات في الحمض النووي. يمكن أن تحدث الطفرات ، الاختلافات في تسلسل النيوكليوتيدات في الجينوم ، أيضًا بسبب تلف الحمض النووي. قد تكون هذه الطفرات من نوعين: مستحثة أو عفوية. الطفرات المستحثة هي تلك التي تنتج عن التعرض للمواد الكيميائية أو الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة السينية أو بعض العوامل البيئية الأخرى. تحدث الطفرات العفوية دون التعرض لأي عامل بيئي فهي نتيجة تفاعلات طبيعية تحدث داخل الجسم.

قد يكون للطفرات مجموعة واسعة من التأثيرات. لا يتم التعبير عن بعض الطفرات وهذه تسمى الطفرات الصامتة. الطفرات النقطية هي تلك الطفرات التي تؤثر على زوج أساسي واحد. أكثر طفرات النوكليوتيدات شيوعًا هي الاستبدالات ، حيث يتم استبدال قاعدة بأخرى. يمكن أن تكون هذه من نوعين: انتقالات أو عمليات عرضية. يشير الاستبدال الانتقالي إلى استبدال البيورين أو بيريميدين بقاعدة من نفس النوع ، على سبيل المثال ، يمكن استبدال البيورين مثل الأدينين بجوانين البيورين. يشير استبدال التحويل إلى البيورين الذي يتم استبداله ببيريميدين أو العكس ، على سبيل المثال ، يتم استبدال السيتوزين ، بيريميدين ، بالأدينين ، البيورين. يمكن أن تكون الطفرات أيضًا نتيجة إضافة قاعدة ، تُعرف باسم الإدراج ، أو إزالة قاعدة ، تُعرف باسم الحذف. في بعض الأحيان ، قد يتم نقل جزء من الحمض النووي من كروموسوم واحد إلى كروموسوم آخر أو إلى منطقة أخرى من نفس الكروموسوم.


مجموعة تشابمان: آليات إعادة التركيب في المناعة والسرطان

يعد الإصلاح الدقيق لفواصل الحمض النووي أمرًا أساسيًا لحماية الجينوم لدينا من الطفرات المسببة للسرطان ، ومع ذلك ، فإن الخلايا الليمفاوية B و T في أجهزتنا المناعية تحفز وتصلح بشكل متعمد فواصل الحمض النووي بطريقة مطفرة من أجل تكييف وتنويع جزيئات مستقبلات المستضد. تهتم مجموعتي بكيفية تحقيق الخلايا والأنسجة المختلفة توازنًا مناسبًا بين آليات إصلاح الحمض النووي الدقيقة والمطفرة ، حتى نتمكن من فهم سبب تسبب الأخطاء في هذا النظام في الإصابة بالسرطان ، وابتكار استراتيجيات مبتكرة لاستغلال هذه العيوب في علاجات السرطان.

إصلاح كسر الحمض النووي المزدوج في السرطان والمناعة:

تعتبر فواصل الحمض النووي المزدوجة (DSBs) شديدة السمية ويجب إصلاحها بدقة لمواجهة خطر الأمراض البشرية والطفرات الورمية. ومع ذلك ، في بعض الأنسجة ، يُفضل إصلاح DSB المسبب للطفرات ، مما يوفر آلية جزيئية يمكن من خلالها نقل المواد الجينية بين المواقع الجينية لخلق التنوع. للتعامل مع هذا التناقض الجوهري في نتيجة إصلاح الحمض النووي المرغوبة بين السياقات الخلوية المختلفة ، طورت الخلايا أنظمة تنظيمية معقدة تحافظ على التوازن المناسب بين مسارات إصلاح الحمض النووي المتنافسة ، وتضمن حل فواصل الحمض النووي بشكل مناسب.

أظهرت الأبحاث الحديثة من المجموعة أن العيوب في قدرة الخلية على إنشاء توازن مناسب بين مسارات إصلاح DSB الدقيقة والمطفرة ، تربط أنظمة إصلاح الحمض النووي المطفرة التي يستخدمها الجهاز المناعي النامي لتنويع جينات مستقبلات مستضد الخلايا الليمفاوية ، بالعمليات الطفرية التي يؤدي إلى ظهور السرطانات الشائعة التي تحتوي على أوجه قصور في مسار إصلاح الحمض النووي لإعادة التركيب المتماثل (HR). ينصب تركيز بحثنا بشكل خاص على فهم الأعمال الجزيئية لفرع متخصص من مسار إصلاح DSB غير المتماثل (NHEJ) الذي يحكمه بروتين 53BP1. في نمذجة وظيفة مسار إصلاح الحمض النووي المسبب للطفرات في تطوير الخلايا الليمفاوية المحفزة بالمستضد ، اكتشفنا الآليات المطلوبة لإصلاح فواصل الحمض النووي أثناء إعادة التركيب V (D) J وإعادة تركيب تبديل فئة الغلوبولين المناعي (CSR). ثم قامت مجموعتنا بإثبات أن نفس العمليات مسؤولة عن الطفرات وعدم الاستقرار الجيني المصاحب للطفرة / فقدان الجين الكابت للورم BRCA1 في سرطان الثدي الوراثي وسرطان المبيض. بالنظر إلى مثبطات بوليميراز بولي-إيه دي بي ريبوز بوليميراز (PARP) ، فإن العلاجات الحديثة المستخدمة في علاج BRCA - السرطانات المرتبطة ، تستغل عيوب إصلاح الحمض النووي هذه لقتل الخلايا السرطانية بشكل انتقائي ، وقد حددت مجموعتنا الآليات التي تعمل بها هذه المركبات ، واكتشفت آليات مقاومة الأدوية التي قد تتحدى فعاليتها في العيادة.


شاهد الفيديو: شرح إصلاح عيوب DNA بالانيميشن أحياء للصف الثالث الثانوي (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Radburt

    عظيم ، هذا رأي قيم

  2. Sinon

    يتفق تمامًا مع الاتصال السابق

  3. Yogrel

    إنه لأمر مؤسف أنني لا أستطيع التحدث الآن - ليس هناك وقت فراغ. لكنني سأكون حراً - سأكتب بالتأكيد ما أفكر فيه حول هذه المسألة.

  4. Wigmaere

    المؤلف يواصل العمل الجيد

  5. Carmelo

    فيه شيء. شكرا لك على الشرح اسهل وافضل ...

  6. Wareine

    أخيرًا بنوعية جيدة !!!

  7. Arthw

    في ماذا تفكر؟



اكتب رسالة